Исследователи из Нью-Йоркского университета проверили, что происходит с человеческим геномом при отсутствии привычной гравитационной нагрузки. Для этого они использовали специальный симулятор невесомости и наблюдали за живыми клетками в течение 24 часов. За это время структура и динамика генома практически не изменились, а повреждений ДНК ученые не обнаружили.

Результаты работы опубликованы в журнале Science Advances.

Как ученые создали невесомость на Земле

Чтобы изучить влияние механической нагрузки на клетку, исследователи поместили живые клетки в аппарат, который вращает их по сложной трехмерной траектории. Такое движение позволяет имитировать условия невесомости.

Для сравнения использовали еще две группы клеток. На одну воздействовали потоком жидкости, создающим сдвиговое механическое напряжение, а другая оставалась контрольной.

Через 24 часа ученые сравнили состояние клеток и их ядер. В условиях имитированной невесомости объем ядра увеличился, однако ядерная оболочка сохранила нормальную структуру.

Главное изменение при этом оказалось незначительным: сама организация генома и характер движения ДНК внутри ядра практически не изменились. Повреждений ДНК также не обнаружили.

Механическое воздействие оказалось опаснее невесомости

Результат эксперимента особенно интересен в сравнении с клетками, подвергшимися воздействию потока жидкости.

В этой группе ученые наблюдали разрывы ДНК и деформацию клеток. То есть механическое напряжение, возникающее при движении жидкости, оказалось для клеток значительно более разрушительным, чем отсутствие привычной гравитационной нагрузки.

«Наши данные показывают, что геном, его организация и динамика невероятно устойчивы и, кажется, не зависят от гравитации или ее отсутствия после 24 часов воздействия», — заявила руководитель исследования Александра Зидовска.

По ее словам, результаты позволяют предположить, что физическая организация генома человека может сохраняться и в реальных условиях космического полета в течение сопоставимого периода.

Два метра ДНК внутри ядра размером 10 микрометров

Геном человека представляет собой чрезвычайно компактную систему. Если вытянуть всю ДНК одной клетки в линию, ее длина составит около двух метров. При этом вся эта молекула должна поместиться внутри клеточного ядра диаметром примерно 10 микрометров.

ДНК не просто хаотично свернута внутри ядра. Она организована на нескольких уровнях, и эта пространственная структура связана с работой генов и функционированием клетки.

Поэтому любые серьезные изменения в организации генома потенциально могут иметь последствия для здоровья, в том числе повышать риск нарушений развития и онкологических заболеваний.

Однако эксперимент показывает лишь реакцию клеток на относительно короткое воздействие. Ученые подчеркивают, что отсутствие заметных повреждений через 24 часа еще не означает полной безопасности длительной невесомости.

При более продолжительном воздействии небольшие изменения могут постепенно накапливаться и в дальнейшем влиять на работу клеток. Поэтому следующий вопрос для исследователей — что произойдет с организацией генома, если клетки будут находиться в условиях микрогравитации значительно дольше.

Для будущих длительных космических миссий это особенно важно: кратковременное отсутствие гравитации, судя по результатам эксперимента, геном переносит достаточно устойчиво, но последствия месяцев или лет воздействия пока требуют отдельного изучения.