Содержание

Введение

Адаптация микроорганизмов в космических условиях

Список литературы

ВВЕДЕНИЕ

Как известно, микроорганизмы представляют собой исключительно своеобразную форму организации живой материи. Их отличает беспрецедентная многочисленность, разнообразие форм, повсеместность распространения, обширность сфер взаимодействия со средой обитания и масштабность влияния на последнюю.

Поразительна жизнеспособность и пластичность микроорганизмов. Они встречаются в самых холодных, горячих, соленых и глубоких местах обитания на Земле. Они сохраняют жизнеспособность на высотах более 80 км, границы их распространения в океане достигают глубин 11 км, где давление составляет 1000 атм и более. Микроорганизмы обнаружены в шахтах на глубине 4 км, в пустынях, в самом соленом из озер – Мертвом море. Сохранение их жизнеспособности возможно в контурах ядерных реакторов, они способны выдерживать дозы радиации, летальные для других форм жизни. Существование микробов возможно при очень низких концентрациях питательных веществ, при температуре ниже –10 ºС и выше +90 ºС. Некоторые формы бактерий выдерживают температуру +150 ºС в течение 30 мин. Восемь лет назад ученые пытались установить уровень радиоактивного заражения в глубине ядерной свалки в Саванна-Ривер. Неожиданно они натолкнулись на кое-что, что привело их в состояние шока: на конце металлического прута, с помощью которого они делали замеры, было обнаружено склизкое прозрачное вещество.

Они разместили это вещество в чашке Петри и изучили под микроскопом. Оказалось, что в нем живет целая колония странных оранжевых бактерий, адаптировавшихся к уровню радиации, который в 15 раз превышает смертельную дозу для человека. Эти бактерии жили в "ведьмином котле" токсичных отходов.

Обнаружение этих бактерий стало прорывом для министерства энергетики США, которое уже давно занимается поиском микробов-"экстремофилов", то есть микроорганизмов, которые могут выживать в самой враждебной среде, прекрасно перенося невероятные дозы радиации, процветая при температуре выше точки кипения и поедая токсичные химикаты, которые убили бы любое другое существо.

Все эти особенности делают их потенциально ценными инструментами в рамках усилий министерства по очистке огромных свалок ядерных отходов, включая и ту, которая находится в Саванна-Ривер, штат Джорджия. По данным министерства, очистка свалок традиционными методами, включая работу роботов и обработку химикатами, будет стоить 260 млрд. долларов. Использование экстремофилов могло бы значительно урезать эти расходы.

Экстремофилы уничтожают токсины, поедая их и разлагая таким путем на относительно безвредные компоненты. Эти микробы могут сокращать угрозу, исходящую от радиоактивных отходов, превращая их в нерастворимые формы, которые уже не смогут попасть в водоносные пласты и ручьи. Покидающий свой пост министр энергетики США Спенсер Абрахам предсказал в этом году, что в не столь отдаленном будущем экстремофилы будут очищать ядерные свалки и уничтожать загрязнители, вырабатываемые энергетическими объектами, включая углекислый газ, одну из причин глобального потепления.

НАСА считает, что если удастся понять механизм адаптации бактерий к радиации, то эти микроорганизмы можно будет использовать для защиты космических экипажей от радиации во время длительных космических путешествий. Национальный институт здравоохранения надеется, что особые способности этих микробов могут помочь пациентам, больным раком, переносить более интенсивную лучевую терапию.

Ученые утверждают, что те экстремофилы, которых они обнаружили в природе, не опасны для человека. Однако с выращенными в искусственных условиях бактериями не все так однозначно, ведь никто не знает, какими могут быть долгосрочные последствия.

Бактерии, обнаруженные в районе Саванна-Ривер, имеют форму ягоды. Ученые дали им название радиотолерантные микробы Kineococcus. Уже изучено 95% их генетической структуры. Ученые знают, чем эти бактерии занимаются и что они едят, например они очень любят солодовый сахар, однако спустя 50 лет после начала изучения этого типа бактерий до сих пор не раскрыт секрет их живучести. Радиация разрушает генетическую структуру живых существ, однако на экстремофилов она почему-то не действует. По словам микробиолога Кристофера Багуелла, Kineococcus в состоянии разрушать гербициды, промышленные растворители, хлорированные вещества и другие токсины, и все это в радиоактивной среде, которая убивает других живых существ и делает стекло коричневым.

Ученым известно около десяти видов экстремофилов. Первый был обнаружен в 1956 году в штате Орегон. Ученые дали ему название Deinococcus, однако их настолько восхитила стойкость этой бактерии, что ее прозвали "Конан-бактерия". Так как бактерии выдерживают радиацию более высокого уровня, чем все другие живые существа, некоторые ученые выдвигают гипотезу, что они, должно быть, прилетели на Землю на кометах. Другие полагают, что эти бактерии были первыми обитателями планеты после образования Земли в результате радиоактивного взрыва.

Не так давно экстремофилов обнаружили на пустынных горных пиках и в замороженных растениях Антарктики. По мнению д-ра Джона Баллисты, микробиолога Университета Луизианы, это безвредные создания, которые нашли способы выживать в крайне неблагоприятных условиях. "Они просто ждут, пока не засохнут, и тогда ветер перенесет их еще куда-нибудь", – говорит он. Первая обнаруженная бактерия, Конан, могла адаптироваться к радиации, однако не поглощала химикаты, которые обычно присутствуют в ядерных отходах. Поэтому в 1997 году министерство энергетики начало работать над генетически модифицированной версией Конана, которую ученые назвали Суперконан.

Сейчас Суперконан живет в чашке Петри в Военно-медицинском университете США в штате Мэриленд. Эта бактерия справляется и с химикатами, и с радиацией, однако, по словам одного из ее создателей, Майкла Дейли, правительство боится выпускать ее в природу, так как доподлинно неизвестно, чего еще от этих микробов можно ожидать.

Министерство уверено, что сможет найти эквивалент Суперконана в природе. По оценке Ари Патриноса, директора биологических и экологических исследований министерства энергетики, к данному моменту идентифицировано не более 1% бактерий Земли.

Вот где на помощь может прийти Kineococcus. На свалке в Саванна-Ривер, появившейся в начале 1950-х, когда США пытались обогнать СССР в ядерной гонке, есть 49 подземных контейнеров, содержащих 35 млн галлонов радиоактивных отходов. Еще больше хранится в Ханфорде, на оружейном заводе эпохи Второй мировой войны, где утечка привела к загрязнению 80 кв. миль земли и подземных вод радиацией и токсичными химикатами.

Так как новые оранжевые бактерии живут в ядерных отходах, вернуть их в эту среду будет вполне естественным шагом. Ученые полагают, что смогут вырастить Kineococcus в пробирке, а затем ввести их в контейнеры и в почву в местах утечки.