Om meer te weten te komen over in de ruimte geboren microben, heeft NASA een programma gelanceerd dat bekend staat als Genes in Space-3 - een gezamenlijke inspanning om onbekende organismen volledig vanuit de ruimte voor te bereiden, te sequentiëren en te identificeren. Voor wie denkt dat dit veel op de film lijkt Leven - waar astronauten een buitenaards organisme op het internationale ruimtestation doen herleven en iedereen sterft! - wees gerust, dit is niet de opzet voor een of andere horrorfilm.
In feite vertegenwoordigt het een baanbrekende ontwikkeling die voortbouwt op recente prestaties, waarbij DNA voor het eerst werd gesynthetiseerd door NASA-astronaut Kate Rubin aan boord van het internationale ruimtestation in 2016. Vooruitkijkend zal het Genes in Space-3-programma astronauten aan boord van het ISS toestaan om monsters van microben te verzamelen en deze intern te bestuderen, in plaats van ze voor analyse terug te moeten sturen naar de aarde.
De eerdere experimenten van Rubin - die deel uitmaakten van het Biomolecule Sequencer-onderzoek - wilden aantonen dat DNA-sequentiebepaling mogelijk is in een ruimtevaartuig dat in een baan om de aarde draait. The Genes in Space-3 wil daarop voortbouwen door een DNA-monsterbereidingsproces op te zetten waarmee ISS-bemanningen microben kunnen identificeren, de gezondheid van de bemanning kunnen bewaken en kunnen helpen bij het zoeken naar DNA-gebaseerd leven elders in het zonnestelsel.
Zoals Sarah Wallace - een NASA-microbioloog en de Principal Investigator (PI) van het project in het Johnson Space Center - in een recent persbericht zei:
“We hebben besmetting gehad in delen van het station waar schimmels werden gezien of waar biomateriaal uit een verstopte waterlijn werd gehaald, maar we hebben geen idee wat het is totdat het monster weer naar het laboratorium gaat. Op het ISS kunnen we desinfecterende middelen regelmatig bevoorraden, maar naarmate we verder gaan dan een lage baan om de aarde, waar het vermogen tot herbevoorrading minder vaak voorkomt, wordt het heel belangrijk om te weten wat te desinfecteren. ”
Dit project, ontwikkeld in samenwerking door het NASA Johnson Space Center en Boeing (en gesponsord door het ISS National Lab), brengt twee eerder in de ruimtevaart geteste moleculaire biologietools samen. Ten eerste is er miniPCR, een apparaat dat gerichte stukjes DNA kopieert in een proces dat bekend staat als Polymerase Chain Reaction (PCR) om duizenden kopieën te maken.
Dit apparaat is ontwikkeld als onderdeel van de door studenten ontworpen Genes in Space-wedstrijd en werd met succes getest aan boord van het ISS tijdens het Genes in Space-1-experiment. Dit experiment liep van september tot maart 2016 en probeerde te testen of de veranderingen in het DNA en de verzwakking van het immuunsysteem (die beide tijdens ruimtevluchten plaatsvinden) inderdaad met elkaar verband houden.
Deze test wordt deze zomer opgevolgd met het Genes in Space-2 experiment. Dit experiment loopt van april tot september en meet hoe ruimtevlucht telomeren beïnvloedt - de beschermkappen op onze chromosomen die geassocieerd worden met hart- en vaatziekten en kankers.
De MinION is een handheld-apparaat dat is ontwikkeld door Oxford Nanopore Technologies. Deze technologie kan DNA- en RNA-sequenties analyseren en maakt een snelle analyse mogelijk die ook draagbaar en schaalbaar is. Het is hier al op aarde gebruikt en werd eerder dit jaar met succes getest aan boord van het ISS als onderdeel van het Biomolecule Sequencer-onderzoek.
In combinatie met enkele aanvullende enzymen om DNA-amplificatie aan te tonen, zullen het Genes in Space-3-experiment astronauten in staat stellen het laboratorium naar de micro-organismen te brengen in plaats van andersom. Dit zal bestaan uit bemanningsleden die monsters van binnen het ruimtestation verzamelen en deze vervolgens aan boord van het baanlaboratorium kweken. De monsters worden vervolgens voorbereid voor sequencing met behulp van de miniPCR en gesequenced en geïdentificeerd met behulp van de MinION.
Zoals Sarah Stahl, een microbioloog en projectwetenschapper, uitlegde, kunnen bemanningen de verspreiding van infectieziekten en bacteriën bestrijden. 'Het ISS is erg schoon', zei ze. 'We vinden veel met de mens geassocieerde micro-organismen - veel veel voorkomende bacteriën zoals Staphylococcus en Bacil en verschillende soorten bekende schimmels zoals Aspergillus en Penicillium.”
Naast het in realtime kunnen diagnosticeren van ziekten en infecties, zal het experiment nieuw en opwindend onderzoek aan boord van het ISS mogelijk maken. Dit kan het identificeren van op DNA gebaseerd leven op andere planeten omvatten, waarvan de monsters via sonde naar het ISS zouden worden teruggestuurd. Bovendien, als en wanneer er microben in de ruimte rondzweven, kunnen ze voor snelle analyse naar het ISS worden teruggestuurd.
Een ander voordeel van het programma is dat wetenschappers op aarde in realtime toegang hebben tot de experimenten aan boord van het ISS. En wetenschappers hier op aarde zullen ook profiteren van de hulpmiddelen die worden gebruikt, waardoor goedkope en effectieve manieren kunnen worden gevonden om virussen te diagnosticeren, vooral in delen van de wereld waar toegang tot een laboratorium niet mogelijk is.
Eens te meer biedt de ontwikkeling van systemen en hulpmiddelen voor gebruik in de ruimte - een omgeving die doorgaans niet bevorderlijk is voor op aarde gebaseerde technologieën - toepassingen die veel verder gaan dan ruimtevaart. En de komende jaren zou op ISS gebaseerd genetisch onderzoek kunnen helpen bij de voortdurende zoektocht naar buitenaards leven, evenals nieuwe inzichten verschaffen in theorieën zoals panspermia (d.w.z. de kosmos wordt bezaaid met leven door kometen, asteroïden en planetoïden).
Geniet zeker van deze video met de titel "Cosmic Carpool", met dank aan NASA's Johnson Space Center:
