Vad är det för konstigt glödande mögel? Astronauter kommer snart att kunna sekvensera okända rymdorganismer
För att försöka förstå mer om rymdfödda mikrober har NASA initierat ett program känt som Gener i Space-3 – ett samarbete som kommer att förbereda, sekvensera och identifiera okända organismer, helt och hållet från rymden. För de som kanske tycker att det här låter mycket som filmen Liv – där astronauter återupplivar en främmande organism på den internationella rymdstationen och alla dör! – var säker, det här är inte upplägget för någon skräckfilm.
I själva verket representerar det en spelförändrande utveckling som bygger på de senaste prestationerna, där DNA först syntetiserades av NASA-astronauten Kate Rubin ombord på Internationell rymdstation år 2016. Framöver kommer programmet Genes in Space-3 att tillåta astronauter ombord på ISS att samla in prover av mikrober och studera dem internt, istället för att behöva skicka tillbaka dem till jorden för analys.
De tidigare experimenten utförda av Rubin – som var en del av Biomolecule Sequencer undersökning – försökte visa att DNA-sekvensering är genomförbar i en kretsande rymdfarkost. The Genes in Space-3 försöker bygga vidare på det genom att etablera en DNA-provberedningsprocess som skulle göra det möjligt för ISS-besättningar att identifiera mikrober, övervaka besättningens hälsa och hjälpa till i sökandet efter DNA-baserat liv någon annanstans i solsystemet.
NASA-astronauten Kate Rubins blev den första personen att sekvensera DNA i rymden och sekvenserade mer än en miljard baser under sin tid ombord på ISS. Kredit: NASA
Som Sarah Wallace – en mikrobiolog från NASA och projektets huvudutredare (PI) vid Johnson Space Center – sa i en ny pressmeddelande :
– Vi har haft kontaminering i delar av stationen där svampar har setts växa eller biomaterial har dragits ut ur en igensatt vattenlinje, men vi har ingen aning om vad det är förrän provet kommer ner till labbet igen. På ISS kan vi regelbundet återföra desinfektionsmedel, men när vi rör oss bortom en låg omloppsbana om jorden där möjligheten till återförsörjning är mindre frekvent, blir det mycket viktigt att veta vad som ska desinficeras eller inte.'
Utvecklat i partnerskap av NASA:s Johnson Space Center och Boeing (och sponsrat av ISS National Lab), sammanför detta projekt två tidigare rymdfärdstestade molekylärbiologiska verktyg. För det första finns det miniPCR , en anordning som kopierar riktade bitar av DNA i en process som kallas Polymerase Chain Reaction (PCR) för att skapa tusentals kopior.
Denna enhet har utvecklats som en del av studentdesignade Gener i rymden tävling, och testades framgångsrikt ombord på ISS under Gener i Space-1 experimentera. Pågående från september till mars 2016, försökte detta experiment testa om förändringarna av DNA och försvagningen av immunsystemet (som båda händer under rymdfärd) faktiskt är kopplade.
Student Anna-Sophia Boguraev, vinnare av tävlingen Genes in Space, är avbildad med miniPCR-enheten. Kredit: NASA
Detta test kommer att följas upp i sommar med Gener i Space-2 experimentera. Detta experiment, som pågår från april till september, kommer att mäta hur rymdfärder påverkar telomererna – de skyddande locken på våra kromosomer som är förknippade med hjärt-kärlsjukdomar och cancer.
De Gunstling , under tiden, är en handhållen enhet utvecklad av Oxford Nanopore Technologies . Denna teknologi kan analysera DNA- och RNA-sekvenser och möjliggör snabb analys som också är portabel och skalbar. Den har redan använts här på jorden och testades framgångsrikt ombord på ISS som en del av Biomolecule Sequencer-undersökningen tidigare i år.
Kombinerat med några ytterligare enzymer för att demonstrera DNA-amplifiering, kommer Genes in Space-3-experimentet att tillåta astronauter att föra labbet till mikroorganismerna, snarare än tvärtom. Detta kommer att bestå av att besättningsmedlemmar samlar in prover från rymdstationen och sedan odlar dem ombord på det kretsande laboratoriet. Proverna kommer sedan att förberedas för sekvensering med miniPCR och sekvenseras och identifieras med MinION.
Som Sarah Stahl, en mikrobiolog och projektforskare, förklarade, kommer detta att tillåta besättningar att bekämpa spridningen av infektionssjukdomar och bakterier. 'ISS är väldigt rent', sa hon. ”Vi hittar många mänskligt associerade mikroorganismer – många vanliga bakterier som t.exStafylokockochBacilloch olika typer av välbekanta svampar somAspergillusochPenicillium.'
Förutom att kunna diagnostisera sjukdomar och infektioner i realtid kommer experimentet att möjliggöra ny och spännande forskning ombord på ISS. Detta kan inkludera identifiering av DNA-baserat liv på andra planeter, vars prover skulle returneras till ISS via sond. Dessutom, om och hönsmikrober hittas flytande runt i rymden, kan de returneras till ISS för snabb analys.
En annan fördel med programmet kommer från att jordbaserade forskare kan få tillgång till experimenten som pågår ombord på ISS i realtid. Och forskare här på jorden kommer också att dra nytta av de verktyg som används, vilket kommer att möjliggöra billiga och effektiva sätt att diagnostisera virus, särskilt i delar av världen där tillgång till ett laboratorium inte är möjlig.
Återigen erbjuder utvecklingen av system och verktyg för användning i rymden – en miljö som vanligtvis inte är gynnsam för jordbaserad teknologi – applikationer som går långt utöver rymdresor. Och under de kommande åren kan ISS-baserad genetisk forskning hjälpa till i det pågående sökandet efter utomjordiskt liv, samt ge nya insikter i teorier som panspermia (dvs. kosmos sådd med liv av kometer, asteroider och planetoider).
Se till att njuta av den här videon med titeln 'Cosmic Carpool', med tillstånd av NASA:s Johnson Space Center:
Vidare läsning: NASA