22 сентября 2020

Ученые в лаборатории вырастили бактерии, устойчивые к радиации

Исследователи университета Висконсин-Мэдисон в лабораторных условиях вырастили бактерии, устойчивые к радиации, 22 сентября сообщает Phys.org.

Ученые задались вопросом, как бактерии вырабатывают резистентность к повышенному уровню радиации. Эксперименты проводились на кишечной палочке E. Coli, у которой изначально отсутствует устойчивость к радиоактивному излучению.

Бактерии подвергли 50 циклам радиационного облучения. Примерно через 10 циклов появились некоторые радиорезистентные популяции. Через 50 циклов бактерии подвергли генетическому анализу. В результате было выявлено три мутации, ответственные за радиоактивную резистентность — все в генах, связанных с механизмами репарации ДНК.

Отобранные после первого испытания бактерии подвергли второй серии испытаний, состоящей из 50 циклов облучения. Популяции радиорезистентной кишечной палочки продолжали эволюционировать, и появились субпопуляции.

В то время, как резистентность, вызванная первой серией ионизации, могла быть связана в основном с тремя мутациями, вторая вызвала сотни мутаций, включая большие делеции и дупликации нескольких генов.

«Четыре популяции, которые мы исследовали во второй серии испытаний, теперь достигли уровней резистентности, сравнимой с уровнем, наблюдаемым у Deinococcus radiodurans. По мере развития нынешнего исследования, оказалось, что геномные изменения гораздо сложнее, чем предполагалось», — говорит доктор Кокс из университета Висконсин-Мэдисон.

Хотя на этот раз труднее точно определить все мутации, способствующие повышению радиоактивной резистентности, было выявлено, что затрагивается большое количество клеточных метаболизмов — синтез АТФ, биогенез железосернистых кластеров, синтез кадаверина и реакция активных форм кислорода.

Кроме того, это исследование доказывает, что радиорезистентность может развиваться до уровня Deinococcus radiodurans независимо от устойчивости к высыханию. По мере развития радиационной и экспериментальной эволюции, накапливается все больше данных о том, как индуцировать радиорезистентность у бактерий. В будущем это может стать ценным набором мутаций для разработки радиорезистентных пробиотиков, помогающих, например, пациентам, получающим лучевую терапию, или астронавтам, подвергающимся воздействию космической радиации.

Напомним, самые выносливые организмы на Земле, называемые экстремофилами, могут выжить в экстремальных условиях, таких как экстремальная сухость (высыхание), экстремальный холод, космический вакуум, кислота или даже радиация высокого уровня. Пока что самой устойчивой из всех, по-видимому, является бактерия Deinococcus radiodurans, способная пережить дозы радиации, в тысячу раз превышающие смертельные для человека.