Познакомьтесь с Deinococcus radioduranst, самыми живучими бактериями в мире.
Ключевые выводы
- Эти бактерии настолько устойчивы, что их находили на стенках ядерных реакторов.
- Эти уникальные свойства очаровали ученых, которые предложили бактериям всевозможные применения, от практических до причудливых.
- Как эти сверхустойчивые бактерии выдерживают радиацию, которая убила бы все остальное?
Что самое сложное на планете? Известно, что тараканов трудно искоренить, и говорят, что они - одни из немногих тварей, способных пережить ядерный апокалипсис. Тихоходки могут выдерживать экстремальные температуры, экстремальное давление и даже космический вакуум. Теперь есть еще один претендент на звание самого стойкого живого существа: Deinococcus radiodurans.
В Книге рекордов Гиннеса D. radiodurans занесена в список «самых стойких бактерий в мире». Он классифицируется как экстремофил, живое существо, способное выживать и процветать в условиях слишком жарких, холодных или химически антагонистических для большей части жизни на Земле. Его прочность настолько известна, что его даже называют «Бактерией Конана».
Тетрада D. radiodurans, наблюдаемая с помощью просвечивающей электронной микрофотографии.
Что делает D. radiodurans таким стойким?
Эта бактерия была открыта в 1956 году исследователем Артуром Андерсоном, который проводил эксперименты, чтобы выяснить, можно ли стерилизовать консервы, облучая их гамма-излучением. Однако банка говяжьего и свиного фарша испортилась, несмотря на обработку Андерсона гамма-излучением. Когда он выделил бактерии, присутствующие в говядине и свинине, он обнаружил D. radiodurans, радостно жующих консервы.
Вот откуда D. radiodurans получил свое название; бактерия обладает уникальной устойчивостью к радиоактивности. Там, где 1000 рад убили бы человека за пару недель, D. radiodurans может пережить 1 миллион рад, не вспотев. При 3 миллионах рад значительное количество бактерий погибает, но некоторым все же удается выжить. Его находили даже на стенках ядерных реакторов.
Но D. radiodurans не совсем защищен от радиации. Когда маленькие частицы, испускаемые радиоактивным материалом, проникают сквозь живые существа, они разрывают ДНК и белки, которые жизнь использует для функционирования, в конечном итоге разрушая клетки или заставляя их мутировать необычным и нездоровым образом. D. radiodurans, как и все живое, этому подвержен. Но он превосходен в восстановлении повреждений. Все живые существа могут до некоторой степени восстанавливать повреждения своей ДНК, но D. radiodurans настолько одарен в этом процессе, что может выдержать дозу радиации, которая убьет вас или меня буквально за секунды, и будет такой же здоровой бактерией, как и всегда. день спустя.
D. Хитрость radiodurans в том, что касается такой удивительной долговечности, заключается в том, что у него есть несколько копий хромосом и молекул репарации ДНК, что позволяет ему быстро брать аналогичную цепочку ДНК и записывать ее поверх поврежденной. Каждая клетка D. radiodurans содержит от четырех до десяти копий своих хромосом. Более того, его хромосомы сгруппированы в виде пончика, где каждая копия наложена друг на друга. Генетический материал большинства бактерий распределяется гораздо более свободно. Исследователи предполагают, что плотно упакованный генетический материал D. radiodurans облегчает поиск поврежденной ДНК и, соответственно, здоровой ДНК, с помощью которой можно восстановить повреждение.
Для чего это можно использовать?
Очевидно, что эта уникальная бактерия предлагает человечеству некоторые захватывающие возможности. Во-первых, его можно использовать для биоремедиации или процесса использования микроорганизмов для очистки загрязненной среды. В районах с высокой радиоактивностью D. radiodurans могут быть генетически модифицированы, чтобы потреблять и переваривать тяжелые металлы или другие токсичные материалы. Его невероятная способность восстанавливать свою ДНК представляет интерес для исследователей, изучающих замедление процесса старения человека, который на самом деле является просто накопленным повреждением ДНК, или повышение нашей устойчивости к радиации и раку..
Более причудливо, D. radiodurans можно было бы использовать в качестве средства хранения информации, чтобы извлечь ее позже после ядерного апокалипсиса. ДНК - это на самом деле просто данные в биологическом формате, и, используя этот принцип, исследователи смогли перевести текст It's a Small World в сегменты ДНК и вставить это сообщение в ДНК D. radiodurans. После того, как бактерии воспроизвели 100 раз, они смогли извлечь текст песни из D.radiodurans без каких-либо ошибок.
Может быть, после того, как все бомбы взорвутся и мы все будем прятаться в своих подвалах от облученных, массивных и мутировавших насекомых, которые бродят по ядерной пустыне, мы сможем читать D. radiodurans ' ДНК в поисках дружеского сообщения из прошлого.