Бактерии и защита от радиации

Чемпионом среди земных созданий по выживаемости по праву считается бактерия Deinococcus radiodurans. За способность переносить экстремальные температуры и жесточайшую радиацию эти микроорганизмы удостоились попадания в Книгу рекордов Гинесса как самые "прочные" создания на свете. Бактерии Deinococcus radiodurans не только выдерживают вредные условия окружающей среды, но и способны долгое время оставаться в живых при нулевой влажности и недостатке питательных нутриентов. Ученые давно пытаются выяснить – в чем причина такой живучести и приспособляемости.

Новые исследования биологов из Корнелльского университета (США) показали, что оксид азота – газовая молекула, которая играет большую роль в метаболических процессах организмов животных и растений – помогает бактериям восстанавливаться после воздействия ультрафиолетового излучения. В организме млекопитающих это соединение выполняет сразу несколько функций. В первую очередь он служит для передачи служебной информации между клетками, что позволяет синхронизировать и координировать их работу. Кроме того, с его помощью проводится очистка сосудистых систем – кровеносной и лимфатической, а также активизируется иммунный механизм.

В крошечных тельцах бактерий оксид азота работает по-другому. Он включает процесс анабиоза в микроорганизме, а также выступает в роли своеобразной консервированной пищи – не очень питательной, но ее вполне достаточно, чтоб поддерживать спящую бактерию. Опыты профессора биохимии Брайана Крейна из Корнелльского университета показали, что под воздействием ультрафиолетовой радиации в организме Deinococcus radiodurans начинается активная выработка энзима, отвечающего за синтез оксида азота.

В результате облученная бактерия начинает очень быстро восстанавливать повреждения своего тела, но при этом ускоряется обмен веществ, что ведет к сокращению размеров микроорганизма и срока его жизни. Если же искусственно заблокировать выработку излишков оксида азота, то обмен веществ не ускоряется. При этом бактерия также сможет восстановить себя, но потеряет способность к дальнейшему размножению.

Однако открытие американских ученых не дало ответы на все вопросы, связанные с удивительными способностями Deinococcus radiodurans. Блокирование выработки оксида азота, конечно, ухудшило способности бактерии сопротивляться радиации и восстанавливаться после ее воздействия, но другие функции, необходимые для выживания, оказались не повреждены. Кроме того, биохимики не нашли объяснения тому факту, что между получением повреждения и запуском механизмов восстановления существует значительный временной промежуток продолжительностью в несколько часов. Биологически ничто не мешает бактерии начать выработку оксида азота сразу после получения радиоактивного стресса, однако этого не происходит.

"Интересной особенностью бактерии Deinococcus radiodurans является то, что подавляющее большинство клеточных процессов, протекающих внутри ее, очень похожи на поведение человеческих клеток. Конечно, взаимоотношения между самими клетками в телах людей и группах микроорганизмов сильно различаются, но вот внутри, под мембраной-оболочкой, у них наблюдается много схожего. Сейчас, когда речь идет об освоении космоса, в том числе дальнего, знание о радиации и о способности ее переносить очень важны. Ведь в будущем предстоит решить непростую задачу – как защитить космонавтов от жесткого космического излучения. Конечно, было бы глупо представлять себе, что на основании опытов с бактериями ученые выведут целую породу супер-людей, способных переносить любые коллизии окружающей среды. Но кое-что из опыта микроорганизмов мы сможем позаимствовать и приспособить к нуждам человечества" – говорит сотрудник Института общей биологии РАН кандидат биологических наук Юрий Наседкин.