Микроб по прозвищу «Конан-бактерия» питается радиацией

Представьте себе крошечную бактерию, которая настолько живуча, что может пережить практически все издевательства человека или природы. Она способна выдержать лютый холод космических глубин, выйти невредимой из кислоты, разъедающей металл, и вытерпеть полное отсутствие воды. Но самое удивительное: этот микроорганизм спокойно переносит дозы радиации, которые убили бы любое другое существо на планете.

Как потушить радикальный пожар?

Именно за эти свойства Deinococcus radiodurans и прозвали «Конан-бактерией». Помните, был такой фильм «Конан-варвар» с Арнольдом Шварценеггером? Там главный герой, могучий воин, тоже отличался своей невероятной выносливостью и способностью выживать в самых суровых условиях. Видимо, кто-то из ученых и увидел аналогию.

У Конан-бактерии есть секретное оружие — специальные молекулы-антиоксиданты. Они работают как невидимые защитники, которые мгновенно нейтрализуют опасные частицы кислорода, называемые свободными радикалами. Последние появляются после радиоактивного облучения и могут нанести серьезный вред белкам, которые отвечают за восстановление поврежденной ДНК.



Но антиоксиданты ловят их еще до того, как те успеют навредить. Это похоже на то, как пожарная команда тушит огонь до того, как он успеет распространиться.

Чтобы лучше понять, как эти вещества обеспечивают защиту, ученые из Северо-Западного университета и Университета вооруженных сил США (USU) провели подробное химическое исследование.

Чудесная тройка

Любой организм — это, по сути, огромный завод, заполненный сложными механизмами и машинами. Радиация же выступает в виде огромного молота, которые крушит все, что попадается под его удары. Разумеется, за миллионы лет эволюции природа выработала эффективные способы восстановления, которые начинают действовать, когда возникают повреждения в самых жизненно важных системах, например, в ДНК.

Известно, что под воздействием ионизирующей энергии радиации или просто от обезвоживания в клетках появляются особо ядовитые молекулы кислорода, свободные радикалы. И если организм не предпримет срочные меры, то токсичные соединения кислорода не только уничтожат механизмы восстановления, но и усугубят повреждения, которые были до этого.

Поэтому наша Конан-бактерия начинает тушить радикальный химический пожар коктейлем из антиоксидантов. К примеру, содержащийся в нем марганец в компании с другими веществами, такими, как фосфат, обладает уникальной эффективностью снижать опасное воздействие агрессивного кислорода.



Предыдущие исследования обнаружили, что важным элементом защиты может быть пептид с марганцем и фосфатом, называемый MDP. Это помогло разработать новые вещества, которые сохраняют белки в вакцинах, обрабатываемых гамма-излучением.

Новые перспективы

У D. radiodurans MDP творил самые настоящие чудеса. Однако ученые точно не знали, как работает это вещество. Были только определенные предположения, которые нуждались в проверке.

Для этого химик Брайан Хоффман (Северо-Западный университет) и патологоанатом Майкл Дейли (университет штата Юта) возглавили научную команду по изучению MDP. Исследователи измерили активность компонентов этого химического вещества и определили, насколько прочно держится каждый элемент относительно других. Также ученые смогли понять, как компоненты концентрируются в организме микроба, чтобы справиться с повреждениями.



Исследование четко показало, что тройка: марганец, фосфат и пептид — на голову превосходят комбинации любых других веществ.


— Хоффман.

В 2022 году Хоффман и Дейли провели исследование, которое показало, что высушенные и замороженные образцы Конан-бактерий, подвергнутых воздействию 140 000 Гр радиации, успешно возвращаются к жизни.

Для человека смертельной считается доза радиации около 4–5 Гр, полученная за короткий промежуток времени (например, несколько минут). Такая доза приводит к острой лучевой болезни, которая обычно заканчивается летальным исходом через несколько недель или месяцев. При дозах выше 10 Гр смерть наступает быстрее, в течение нескольких дней.

В будущем ученые планируют новые опыты, в ходе которых хотят выяснить, можно ли усовершенствовать препараты на основе марганца.


— Дейли.