سعيًا لفهم المزيد عن الميكروبات المولودة في الفضاء ، بدأت وكالة ناسا برنامجًا يعرف باسم Genes in Space-3 - وهو جهد تعاوني من شأنه إعداد وترتيب وتحديد الكائنات الحية غير المعروفة ، بالكامل من الفضاء. بالنسبة لأولئك الذين قد يفكرون في أن هذا يبدو إلى حد كبير مثل الفيلم الحياة - حيث يحيي رواد الفضاء كائنًا فضائيًا في محطة الفضاء الدولية ويموت الجميع! - كن مطمئنًا ، فهذا ليس الإعداد لبعض أفلام الرعب.
في الحقيقة ، إنه يمثل تطوراً يغير قواعد اللعبة يعتمد على الإنجازات الأخيرة ، حيث تم توليف الحمض النووي لأول مرة من قبل رائدة الفضاء ناسا كيت روبين على متن محطة الفضاء الدولية في عام 2016. وبالنظر إلى المستقبل ، فإن برنامج Genes in Space-3 سيسمح لرواد الفضاء على متن محطة الفضاء الدولية لجمع عينات من الميكروبات ودراستها داخليًا ، بدلاً من الاضطرار إلى إرسالها إلى الأرض لتحليلها.
سعت التجارب السابقة التي أجراها روبن - والتي كانت جزءًا من تحقيق التسلسل الجزيئي الحيوي - لإثبات أن تسلسل الحمض النووي ممكن في مركبة فضائية مدارية. تسعى الجينات في الفضاء 3 للبناء على ذلك من خلال إنشاء عملية تحضير عينة من الحمض النووي تسمح لطواقم ISS بتحديد الميكروبات ومراقبة صحة الطاقم والمساعدة في البحث عن الحياة القائمة على الحمض النووي في مكان آخر في النظام الشمسي.
كما قالت سارة والاس - عالمة الأحياء الدقيقة في وكالة ناسا والمحقق الرئيسي للمشروع (PI) في مركز جونسون للفضاء - في بيان صحفي صدر مؤخرًا:
"لقد كان لدينا تلوث في أجزاء من المحطة حيث شوهدت الفطريات تنمو أو تم سحب المواد الحيوية من خط مياه مسدود ، ولكن ليس لدينا أي فكرة عما هي حتى تعود العينة إلى المختبر. في محطة الفضاء الدولية ، يمكننا إعادة تجهيز المطهرات بانتظام ، ولكن بينما نتحرك إلى ما وراء المدار الأرضي المنخفض حيث تكون القدرة على إعادة الإمداد أقل تكرارًا ، فإن معرفة ما يجب تطهيره أو عدم تطهيره يصبح مهمًا جدًا. "
تم تطوير هذا المشروع بالشراكة بين مركز جونسون للفضاء وبوينج التابع لوكالة ناسا (وبرعاية مختبر ISS الوطني) ، ويجمع بين أداتين للبيولوجيا الجزيئية تم اختبارهما مسبقًا في رحلات الفضاء. أولاً ، هناك miniPCR ، وهو جهاز يقوم بنسخ الأجزاء المستهدفة من DNA في عملية تعرف باسم تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) لإنشاء آلاف النسخ.
تم تطوير هذا الجهاز كجزء من مسابقة Genes in Space المصممة من قبل الطلاب ، وتم اختباره بنجاح على متن ISS خلال تجربة Genes in Space-1. بدءًا من سبتمبر إلى مارس من عام 2016 ، سعت هذه التجربة إلى اختبار ما إذا كانت التغييرات في الحمض النووي وضعف جهاز المناعة (وكلاهما يحدث أثناء الطيران الفضائي) مرتبطة في الواقع.
ستتم متابعة هذا الاختبار هذا الصيف من خلال تجربة Genes in Space-2. بدءًا من أبريل إلى سبتمبر ، ستقيس هذه التجربة كيفية تأثير رحلات الفضاء على التيلوميرات - الأغطية الواقية على الكروموسومات لدينا المرتبطة بأمراض القلب والأوعية الدموية والسرطانات.
MinION ، في غضون ذلك ، هو جهاز محمول تم تطويره بواسطة Oxford Nanopore Technologies. قادرة على تحليل تسلسل DNA و RNA ، تسمح هذه التقنية بإجراء تحليل سريع قابل للنقل وقابل للتطوير أيضًا. وقد تم استخدامه بالفعل هنا على الأرض ، وتم اختباره بنجاح على متن محطة الفضاء الدولية كجزء من تحقيق التسلسل الجزيئي البيولوجي في وقت سابق من هذا العام.
إلى جانب بعض الإنزيمات الإضافية لإثبات تضخيم الحمض النووي ، ستسمح تجربة الجينات في الفضاء -3 لرواد الفضاء بإحضار المختبر إلى الكائنات الحية الدقيقة ، بدلاً من العكس. وسيتألف ذلك من أفراد الطاقم الذين يجمعون عينات من داخل محطة الفضاء ثم يزرعونها على متن المختبر المداري. سيتم بعد ذلك تحضير العينات للتسلسل باستخدام miniPCR وتسلسلها وتحديدها باستخدام MinION.
كما أوضحت سارة ستال ، عالمة الأحياء الدقيقة وعالمة المشروع ، أن هذا سيسمح للطواقم بمكافحة انتشار الأمراض المعدية والبكتيريا. وقالت: "محطة الفضاء الدولية نظيفة للغاية". "نجد الكثير من الكائنات الحية الدقيقة المرتبطة بالإنسان - الكثير من البكتيريا الشائعة مثل المكورات العنقودية و العصية وأنواع مختلفة من الفطريات المألوفة مثل فطر الرشاشيات و البنسليوم.”
بالإضافة إلى القدرة على تشخيص الأمراض والعدوى في الوقت الفعلي ، ستسمح التجربة بإجراء بحث جديد ومثير على متن محطة الفضاء الدولية. يمكن أن يشمل ذلك تحديد الحياة القائمة على الحمض النووي على الكواكب الأخرى ، والتي سيتم إرجاع عيناتها إلى محطة الفضاء الدولية عبر المسبار. بالإضافة إلى ذلك ، إذا تم العثور على ميكروبات عائمة في الفضاء ، فيمكن إعادتها إلى محطة الفضاء الدولية لتحليلها بسرعة.
ستأتي فائدة أخرى للبرنامج من قدرة علماء الأرض على الوصول إلى التجارب الجارية على متن محطة الفضاء الدولية في الوقت الفعلي. وسيستفيد العلماء هنا على الأرض أيضًا من الأدوات المستخدمة ، والتي ستسمح بطرق رخيصة وفعالة لتشخيص الفيروسات ، خاصة في أجزاء من العالم حيث يتعذر الوصول إلى المختبر.
مرة أخرى ، فإن تطوير الأنظمة والأدوات لاستخدامها في الفضاء - وهي بيئة لا تؤدي عادة إلى التقنيات القائمة على الأرض - تقدم تطبيقات تتجاوز السفر عبر الفضاء. وفي السنوات القادمة ، يمكن أن يساعد البحث الجيني القائم على محطة الفضاء الدولية في البحث المستمر عن الحياة خارج الأرض ، بالإضافة إلى تقديم رؤى جديدة حول نظريات مثل الالتهاب (مثل الكون المصنف بالحياة بواسطة المذنبات والكويكبات والكواكب).
تأكد من الاستمتاع بهذا الفيديو الذي يحمل عنوان "Cosmic Carpool" ، بإذن من مركز جونسون للفضاء التابع لناسا:
