КОСМИЧЕСКАЯ БИОТЕХНОЛОГИЯ — КАК НОВОЕ НАПРАВЛЕНИЕ
© Н.В.Кужельная
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и проблемы космической медицины и биологии"
2002 г.
В докладе представлена информация о некоторых возможностях космической биотехнологии для использования ее человеком в различных отраслях народного хозяйства и науки.
1. Исследования микробиологической обсеменённости в космических летательных аппаратах выявили широкий спектр бактерий и грибов (до сотни различных видов). В связи с этим весьма актуальным является исследование возможности биоповреждений различных конструктивных материалов и поверхностей космического корабля некоторыми из обнаруженных микроорганизмов-«деструкторов». Решение проблемы биодеградации в космосе даёт возможность использования результатов для решения подобных проблем на Земле. Например, защита корпусов кораблей, подводных лодок, цистерн и др.
2. Комплексная международная программа «MELISA», при активном участии ГНЦ Института медико-биологических проблем РАН предусматривает решение проблемы биодеградации отходов человеческого тела, также — отходов растительного происхождения с учетом того обстоятельства, что 28–45% от общего количества отходов – это пищевые отходы. Разработанная в данной программе методика найдет широкое применение не только в обеспечении жизнедеятельности в гермообъектах но и при решении актуальной задачи городского хозяйства — очистки канализационных стоков.
3. Факторы космического полета не исключают неблагоприятного влияния на метаболические процессы в клетках, в том числе на частоту мутаций. Вместе с тем открывается перспектива направленного получения улучшенных и новых штаммов, используемых в сельском хозяйстве и промышленности. У многих культур, побывавших в космосе, установлено появление клонов с повышенными продуцирующими свойствами, а так же возрастание их жизнеспособности и усиление адаптационных свойств к воздействию экстремальных факторов.
4. В теоретических работах высказывается мнение о том, что занос живых микроорганизмов или их генетического материала, на Землю из космоса, вероятно, может иметь серьезные последствия для цивилизации. Это может быть появление новых и видоизменение старых болезней, возникающих при внедрении в живые клетки постороннего генетического материала. В настоящее время запланирован эксперимент, позволяющий осуществить «щадящий пробоотбор» живых биологических объектов в верхних слоях атмосферы и в околоземном космическом пространстве.
5. За счет отсутствия в орбитальном полете гравитационных факторов, нарушающих в земных условиях устойчивость межклеточного взаимодействия, при использовании метода конъюгации обеспечивается полный рекомбинационный обмен между полными хромосомами донора и реципиента, что позволяет получать гибриды с заданным набором признаков двух родительских клеток.
6. Отсутствие конвективного перемешивания и седиментации в условиях микрогравитации может существенно повышать эффективность процессов разделения биопрепаратов при электрофорезе и в свободном потоке. Возможно повышение производительности процессов и эффективности очистки целевых продуктов (генно-инженерных и природных белков медицинского назначения, выделение специфических клеток с заданными секреторными функциями).
7. Для борьбы с инфекционными заболеваниями (в том числе и особо опасными) необходимо изучить их носителя; что, можно сделать с помощью рентгеноструктурного анализа монокристаллов вирусов. Данное направление позволит изучить пространственную структуру и определить механизм внедрения в клетку хозяина. Используя эту информацию в наземных условиях, планируется разработка программы торможения размножения вируса и механизм блокировки его действия. На основе рентгеностуктурного анализа любых белковых монокристаллов можно искусственно, создавать аналоги природных биообъектов или их активные фрагменты, которые далее можно использовать для производства лекарств, функционально значимых белков, биосенсоров, биочипов. Уже создан биосенсор, способный различить квант света. Условия микрогравитации позволят оптимально выращивать биокристаллы за счёт отсутствия конвекционных потоков.