Плоские черви в космосе помогли учёным понять влияние невесомости на регенерацию
Плоские черви, проведшие пять недель на борту Международной космической станции (МКС), помогли исследователям из Университета Тафтса изучить, как отсутствие нормальной гравитации и геомагнитных полей влияет на анатомию, поведение и бактериологию организмов. Исследование, опубликованное 13 июня в журнале Regeneration, имеет значение для здоровья человека и животных в космосе, а также для регенеративной медицины и биоинженерии.
Учёные из Центра Аллена при Университете Тафтса стремились определить, как микрогравитация и слабые геомагнитные поля повлияют на рост и регенерацию планарий (D. japonica) и сохранятся ли изменения после возвращения червей на Землю. Планарии — модельный организм с выдающейся способностью к регенерации после ампутации частей тела.
"Мы хотим больше узнать о том, как физические силы, такие как электрические, магнитные и электромагнитные поля, влияют на анатомию, поведение и микробиологию во время регенерации, развития и подавления рака", — сказал ведущий автор Майкл Левин.
Черви были отправлены в космос 10 января 2015 года на миссии SpaceX Commercial Resupply Service Mission 5. Одних червей оставили целыми, другим ампутировали части тела. Все образцы находились в пробирках, наполовину заполненных водой и воздухом. На Земле содержалась контрольная группа.
Ключевые результаты после пяти недель в космосе:
- Уникальная регенерация: Один из ампутированных фрагментов, побывавший в космосе, регенерировал в редкую двухголовую особь. За 18 лет наблюдений за колонией из более 15 000 контрольных червей такого явления учёные никогда не видели. После повторной ампутации обеих голов средний фрагмент снова вырос в двухголового червя, что доказывает постоянное изменение плана строения тела.
- Самопроизвольное деление: Целые черви в космосе подверглись спонтанному делению (фрагментации), в то время как их земные собратья — нет. Однако разница могла быть вызвана колебаниями температуры.
- Изменение поведения: Сразу после возвращения на Землю 10 целых "космических" червей свернулись, были частично парализованы и обездвижены, вернувшись к норме только через два часа. Это говорит об изменении биологического состояния для адаптации к космической среде.
- Реакция на свет: Спустя 20 месяцев после полёта "космические" черви в эксперименте проводили в темноте 70.5% времени, а земные — 95.5%. Разница в дисперсии была статистически значимой.
- Изменение микробиома: Обнаружена значительная разница в бактериальных сообществах между червями, побывавшими в космосе, и контрольной группой. Анализ химического состава воды показал, что пребывание в космосе вызывает отчётливые различия в метаболизме и/или секреции.
Ограничения и планы на будущее:
Исследователи отмечают ряд неизбежных ограничений: сложность точного воспроизведения температурного режима полёта на Земле, невозможность смоделировать стресс от взлёта и посадки, а также необходимость проводить ампутации на Земле из-за протоколов миссии.
В будущем планируется использовать данные с МКС в реальном времени для контроля температуры в наземных экспериментах, моделировать стрессовые нагрузки и, в идеале, проводить ампутации уже на борту станции силами астронавтов. Эта работа закладывает основу для протоколов исследований планарий в космосе.