Космонавты разводят на МКС японских рыбок и выращивают комаров

"Это одно из первых исследований, которое позволяет оценить "чистый" эффект космического полета на работу генетического аппарата позвоночных и беспозвоночных водных организмов на примере японских рыбок медака (Oryzias latipes) и личинок комаров-звонцов (Polypedilum vanderplanki)", — отмечается в сообщении.

Эксперимент "Аквариум-AQH" отличается от большинства биоэкспериментов, которые ранее проводились на МКС, тем, что животные проводят в космосе значительное время в условиях с постоянным контролем температуры и качества воды в аквариумах, и возможное влияние на результаты экспериментов стресса от доставки их на борт сведено практически к нулю.

Кроме того, фиксация биологического материала проходит прямо на борту космической станции с применением реактивов для стабилизации РНК и ДНК. Это позволяет полностью избежать влияния стресса от спуска живых образцов на Землю. Таким образом вычленяется "чистый" эффект пребывания животных в продолжительном космическом полете на генетику.

Объектами первого исследования серии экспериментов "Аквариум-AQH" являются японские рыбки медака Oryzias latipes. Этот эксперимент был спланирован и реализован с учетом последних достижений в области геномных технологий. Геном рыбки медака был расшифрован несколько лет назад, что позволяет единовременно надежно оценить экспрессию (активность) всех генов в космических и земных образцах.

В эксперименте используется лучшая на сегодняшний день платформа полногеномного секвенирования (считывания информации со всего генома) HiSeq 2500 (Illumina) для получения полного профиля генетической экспрессии. Подобные полногеномные данные с использованием рыб, зафиксированные непосредственно во время космического полета, были получены впервые в истории космической биологии.

"Бортовые видеоматериалы свидетельствовали, что с поведенческой точки зрения рыбки вполне адаптировались к условиям полета, однако в сравнительном анализе мальков рыбок земной и космической группы было обнаружено 418 генов, значительно повышающих активность в условиях космического полета.

Одним из неожиданных результатов стал анализ генов, активность которых снижалась в мальках в условиях космического полета. Таких генов было обнаружено 195", — отмечается в сообщении.

В настоящее время российскими и японскими учеными проводится анализ генетических данных из разных органов взрослых рыб после месяца в условиях космического полета. Одним из потенциальных результатов работы может стать выявление особых регуляторных областей в геноме, специфично реагирующих на условия космического полета и определяющих снижение активности мышечных и других белков. Данный подход глубокого полногеномного анализа является высокоэффективной стратегией для выявления потенциальных генетических рисков для космонавтов.

Второй совместный российско-японский эксперимент в рамках "Аквариум-AQH" ставит своей задачей использование преимуществ покоящихся стадий водных организмов для понимания влияния космического полета на органные и тканные перестройки во время метаморфоза насекомых. В данном случае используется феномен криптобиоза — организмы доставляются на борт в полностью обезвоженном состоянии и реактивируются добавлением воды.

Модельным объектом выступает африканская хирономида Polypedilum vanderplanki — вид комаров-звонцов. Личинки этого насекомого приспособлены к полному обезвоживанию и возвращаются к жизни в течение 30-40 минут после добавления воды.

Личинки в обезвоженном состоянии обладают уникальной устойчивостью к абиотическим стрессам, включая радиацию и вакуум. Они были использованы в цикле экспериментов "Биориск" и "Expose-R" в открытом космосе. Экспериментально было доказано, что земные организмы такого сложного уровня организации способны выживать в течение многих лет в открытом космическом пространстве. В 2013 году была закончена расшифровка генома африканской хирономиды и личинки включены в программу второго эксперимента "Аквариум-AQH". Личинки были реактивированы на борту МКС, процесс их оживления и жизненного цикла фиксировался на видеокамеры высокого разрешения. После оживления в космосе личинки были законсервированы и отправлены обратно на Землю для дальнейших генетических исследований.

Два эксперимента "Аквариум-AQH" могут рассматриваться как компоненты одного блока генетической исследовательской программы "Космическая траскриптомика", которая позволит за несколько лет создать сводную базу данных по работе геномов эукариотических (имеющих в клетках ядро) организмов в условиях космического полета.