Жизнь в центрифуге

Бактерии устойчивы к очень высоким перегрузкам

Обычная кишечная палочка способна не только выживать, но даже делиться при перегрузке более 400 тысяч g. Вкупе с устойчивостью к радиации и перепадам температур это делает из микробов отличных космических путешественников.

В пиковых ситуациях наш организм в состоянии выдерживать перегрузки в несколько g. Так, владельцы «Бугатти Верон» при грамотном разгоне испытывают 1,5g, пилоты «Формулы-1» на поворотах сталкиваются с нагрузкой в 5–6g, а те, кому повезло выжить в серьезных автокатастрофах, могут похвастаться числом побольше — до 100g — именно столько в состоянии выдержать человек, только весьма непродолжительное время.

Бактерии и одноклеточные эукариоты благодаря своим небольшим размерам способны выживать в куда более экстремальных условиях. Вот только до недавнего времени желающих «пойти на рекорд» как-то не находилось.

Шигеру Дегучи из Института биогеонаук в Йокосуке и его коллеги

«раскрутили» обычную кишечную палочку Escherichia coli аж до 403627g, что вовсе не помешало последней размножаться.

Этот интерес к способности привычных нам жизненных форм выдерживать подобные перепады связан в первую очередь с поиском внеземных братьев по разуму. Кроме того, перегрузки ускорением остаются одним из аргументов среди противников теории панспермии (заноса жизни с метеоритами). Например, если отколоть импровизированный космолет от поверхности Марса и запустить гипотетические бактерии в полет на Землю, то последним придется испытать на себе 30000g, малосовместимые с представлениями о жизни.

Эксперименты авторов публикации в Proceedings of the National Academy of Sciences подтверждают обратное: бактерии и даже куда более родственные нам пекарские дрожжи не только выживают, но и продолжают делиться на запредельном ускорении.

Сравнивать результаты практически не с чем — если эксперименты с микроорганизмами в условиях невесомости были достаточно популярны в последнее время, то поддерживать жизнь в ультрацентрифуге отваживались лишь редкие исследовательские группы.

Да и амбиции у тех ученых были куда скромнее — ту же кишечную палочку растили на 10, 50, максимум 100g.

Единственное сообщение о росте E.coli при 110000 g датируется 1963 годом, когда формирующаяся аэрокосмическая отрасль заставила не только врачей, но и биологов призадуматься над соответствующими способностями организма.

Поскольку при ускорении больше 100g начинает формироваться осадок, то микробиологи с размножения переключались на выживание. Впрочем, здесь результаты были вполне приличные — до 10% микроорганизмов выживали и после нескольких суток на полумиллионе g. Из сравнимых перегрузок — на пике классическая девятимиллиметровая пуля, выпущенная из парабеллума, достигает 190 тысяч g.

Дегучи и его коллеги, вооружившись оптимизмом и термостатируемой ультрацентрифугой, сумели изменить распространенные взгляды.

При этом описанные ими эффекты оказались абсолютно противоположными тому, что наблюдается в невесомости.

Если на том же МИРе или МКС бактерии начинают делиться быстрее, удваиваются чаще и способны выживать в большей плотности (клеток на единицу объема), то в центрифуге несколько часов уходит только на то, чтобы «привыкнуть» к новой обстановке. Да и темп последующего размножения куда ниже. Форма и структура микроорганизмов при этом не менялась.

Залог выживания – маленький объем, позволяющий минимизировать градиент перегрузок в разных участках клетки. Так что куда более важными факторами становятся диффузия газов и питательных веществ, замедляющиеся в плотном осадке.

Что же касается наших клеток, то здесь рекордсменами должны быть компоненты крови, об аналогичных способностях которых мы, по всей видимости, скоро узнаем. Ведь благодаря Дегучи к классической подписи «37 ^O, 5% CO₂» теперь придется добавлять еще и xg.