Космонавты без скафандра

Тихие и скромные создания на поверку могут оказаться настоящими экстремалами. И размер, когда дело доходит до выживания в суровых условиях, идёт вовсе не на пользу. Высокие и низкие температуры, давление и токсины – вовсе не преграда для бактерий и многочисленных беспозвоночных, освоивших гималайские высоты с пронизывающим холодом и океанические глубины с их термальными источниками.

Среди всех этих доказательств фантазии природы шанс прославиться выпал тихоходкам – группе мелких беспозвоночных, самые крупные представители которой не превышают 1,5 миллиметров в длину. Они стали первыми крупными животными, успешно вышедшими в открытый космос.

Шведские ученые, отправившие своих подопечных на российском спутнике «Фотон-М3», не стали забивать себе голову проблемами изготовления скафандров для существ с четырьмя парами коротких и толстых ног. Да это и не входило в задачи Ингемара Йонссона и его коллег, исследовавших выживание «водяных медведей» в открытом космосе.

Выбор был сделан отнюдь не случайно: на Земле тихоходки выдерживают пытку жидким гелием, кипятком, высоким и низким давлением и даже ионизирующим излучением. Если температуры и давление отражаются в первую очередь на ферментных системах и структурных белках, то радиация поражает главное сокровище – геном.

Авторы публикации в Current Biology отдельно исследовали влияние каждого из факторов открытого космоса за счет изолированных камер, в которые были помещены их беспозвоночные подопечные. На Землю они возвращались, разумеется, защищёнными от высоких температур при входе в атмосферу.

Как и предполагали ученые, вакуум и низкие температуры не оказали на тихоходок существенного эффекта.

Что только подтвердило надежность защитных систем, основывающихся, в частности, на обезвоживании. Без воды, конечно, особо не разгуляешься – об активных физиологических процессах и тем более размножении говорить не приходится. Зато такое состояние позволяет предотвратить неизбежное разрушение биополимеров, из которых построены все живые клетки.

Второе испытание оказалось по зубам не всем тихоходкам. Представители обоих побывавших на орбите видов перенесли далеко не в полном составе 10 дней облучения солнечным ультрафиолетом A и B. А вот ультрафиолет С, обладающий меньшей длиной волны, а следовательно – большей энергией, унес жизни практически всей третьей группы, оказавшейся в самых жестких условиях.

Тем не менее три особи Milnesium tardigradum все-таки смогли добраться до Земли и оставить потомство.

Для оценки выживаемости уже в стенах лаборатории ученым пришлось «отпаивать» всех космонавтов, ведь те находились на орбите в состоянии обезвоженности. И если с механизмами защиты от температур и вакуума всё относительно понятно, то как тихоходкам удалось сохранить неповрежденной свою ДНК – осталось для ученых загадкой.

Йонссон предполагает, что здесь дело не столько в защите, сколько в уникальных механизмах восстановления и контроля, позволивших восстановить способность к размножению. Для беспозвоночных этот феномен не в новинку – коловратки, как и тихоходки, обитающие в водоемах и при этом устойчивые к высыханию с последующей регидратацией, могут даже «воровать» чужие гены из ДНК, оказывающейся рядом.

Феномен выживаемости тихоходок, открытый Йонссоном, наверняка воодушевит тех, кто считает, что мы не одни во Вселенной, и сторонников космического происхождения жизни, которые смогут даже перерисовать древо жизни, в основании которого теперь будут вовсе не одноклеточные. А тихоходок можно смело отправлять в долгое космическое путешествие, и им даже не обязательно двигаться со скоростью, близкой к скорости света: в состоянии анабиоза они все равно не стареют.

У светлого пива родина двоится

Стремление к здоровому образу жизни способствовало появлению десятков аналогов хлеба, выпеченного без традиционных дрожжей. Но даже самый безалкогольный из безалкогольнейших видов пива не может обойтись без пивных дрожжей, часть которых ничем не отличается от пекарских.

Правда, самым распространеным сейчас светлым пивом, лагером, человечество наслаждается лишь с конца Средневековья, когда баварские «элевары» получили новый гибрид дрожжей Saccharomyces pastorianus. Впрочем, до середины XIX века и работ Луи Пастера пивовары даже не догадывались, что имеют дело с живыми организмами.

Американские микробиологи Гэвин Шерлок и Барбара Данн решили продолжить начатое их именитым коллегой исследование и

попробовали восстановить картину появления и распространения лагера по Земле.

Результаты работы стенфордских ученых опубликованы в свежем номере Genome Research.

Конечно, ученым пришлось воспользоваться уже совсем другими – генетическими – методами, изучив вариации ДНК у всевозможных штаммов пивоваренных и пекарских дрожжей. Благо, геном дрожжей – один из самых простых и был секвенирован первым среди эукариот.

Шерлок и Данн ограничились 17 штаммами трёх видов грибков, используемых в пищевой промышлености. Первый – это S.cerevisae, традиционные пекарские дрожжи, причем в пиво-, а точнее, в элеварении, до конца Средневековья использовались только они. Второй вид дрожжей – S.bayanus, третий – тот самый «лагерный» в хорошем смысле этого словам Saccharomyces pastorianus, являющийся на деле гибридом S.cerevisae и S.bayanus.

Ключевая особенность S.pastorianus – относительно низкая температура, при которой они способны сбраживать углеводы из солода. Правда, круглогодичные 5–10 ^oC были просто недостижимы до XIX века, когда холодильные установки внедрили в промышленность, и светлое пиво некоторое время было своего рода сезонным напитком. Зато теперь S.pastorianus – самый распространенный вид «низовых» дрожжей, хотя вовсе не единственный.

Уже на первом этапе исследований генома 17 штаммов грибков ученые обнаружили многочисленные хромосомные перестройки, и воспользоваться «классическим» способом определения родства по спонтанным мутациям единичных нуклеотидов оказалось не так просто.

Отдельные штаммы отличались не просто различными вариантами генов, а отсутствием целых хромосом.

Что, кажется, совсем не мешает им успешно справляться со своей главной задачей. Тем более что вопросы терморегуляции и поиска «пищи» пивовары берут на себя, и эволюционный отбор идет по совершенно другим признакам.

Ввиду слишком многочисленных перестроек генома и миграции штаммов из одной пивоварни в другую, ученым не удалось восстановить историю миграции в деталях, зато Шерлок и Данн выяснили, что

«лагерный» вид пивоваренных дрожжей S.pastorianus возникал независимо как минимум дважды.

А индивидуальные особенности и появление новых штаммов – результат не сколько селекции, сколько приспособления дрожжей к особенностям каждой пивоварни.

Если следовать логике ученых, то даже при использовании тех же грибков на новом производстве через некоторое время вкус пива может претерпеть существенные изменения.

Теперь Шерлок и Данн планируют найти способ использовать полученную информацию для контроля органолептических свойств – но не коричневых таблеток, богатых витаминами, а пенного напитка, который, к расстройству родителей и педагогов, стал неотъемлемой частью досуга молодежи.