Ученые выяснили, что в невесомости ДНК быстро мутирует

Мутации в ДНК могут возникать по самым разным причинам. К примеру, радиоактивное излучение повреждает генетические буквы, которые представляют собой азотистые основания. Так как они и образуют генетической код, их повреждение вызывает в ДНК ошибки, в следствие которых появляются мутации. К примеру, известно, что легко повреждают генетической код космические лучи. Причем они представляют собой опасность, от которой очень сложно защититься. В частности, какой бы защищенной ни была МКС, уровень радиации на ней в 100 раз выше, чем на Земле. Это существенно осложняет длительные космические перелеты. Но, как оказалось, космическое излучение — не единственная опасность, угрожающая генетическому коду в космосе. Оказывается, мутации может вызывать еще и отсутствие гравитации, о чем сообщают американские ученые.

Без гравитации при копировании ДНК возникают ошибки

Ошибки в генетическом коде могут возникнуть даже без каких-либо мутагенов, то есть сами по себе. Связано это с тем, что ферменты, отвечающие за копирование ДНК, они же ДНК-полимеразы, выполняют свою задачу не со стопроцентной точностью. Это напоминает человека, который переписывает текст. Теоретически оригинал и копия должны быть идентичными, но на практике в копию могут закрасться ошибки. Причем такие мутации могут быть непросто ошибкой природы, а иметь практический смысл. По мнению некоторых ученых, именно они являются основной движущей силой эволюции, а не естественный отбор.

Но какое к этому отношение имеет гравитация, спросите вы? Как утверждают сотрудники Университета Торонто и Университета Куинс гравитация влияет на точность копирования генетического кода ДНК-полимеразой. К такому выводу они пришли в результате исследования, которое проводилось в реактивном самолете. Он поднимался на высоту 8 км, а потом в течение 20 секунд свободно падал до высоты в 3,3 км. В результате на борту возникала невесомость, а точнее — микрогравитация, аналогичная той, которую испытывают парашютисты в свободном полете до того, как раскрывается парашют.

В условиях свободного падения ДНК-полиеразы допускали большое количество ошибок при копировании ДНК кода

Авторы работы использовали специальный аппарат, который позволяет производить копирование части ДНК длиной в тысячу нуклеотидов в полуавтоматическом режиме. В процессе исследования ДНК-полимераза удваивала генетический код, взятый из кишечной палочки. Подробности были опубликованы в издании Frontiers in Cell and Developmental Biology. Как утверждают авторы статьи, в условиях микрогравитации ДНК-полимераза допускала гораздо больше ошибок, чем в обычных земных условиях. Причем процент ошибок возрастал до 140%.

Ошибки были самыми разными. Иногда копирующий фермент вставлял в генетический код неверную генетическую букву. Также он пропускал буквы или вставлял вместо одной несколько лишних букв. Правда, большую часть этих мутаций устраняла функция проверки ошибок, которую можно сравнить с вычитыванием текста человеком, после того, как он закончил его переписывать. Тем не менее, часть ошибок все равно оставалась.

Гравитация влияет на все механизмы, которые происходит в живых организмах на Земле

Почему отсутствие гравитации вызывает мутации

Результаты исследования американских ученых вызывают вопрос — почему гравитация влияет на точность копирования генетического года? Дело в том, что жизнь зародилась и эволюционировала в условиях постоянного воздействия силы тяжести. Как предполагают авторы исследования, гравитация повлияла на все механизмы, которые происходят в живых организмах, в том числе на молекулы. Но, это лишь общее предположение. Сказать точно, как именно гравитация влияет на ДНК-полимеразы, ученые пока не могут.

Еще более интересный и актуальный вопрос — опасно ли для космонавтов влияние гравитации на копировальные механизмы ДНК ? Вполне возможно, что нет. Дело в том, что наши клетки отличаются от клеток бактерий, и молекулярные процессы в них происходят иначе.

Высокая погрешность ДНК-полимеразы в невесомости, возможно, не опасна для космонавтов

В наших клетках имеются специальные механизмы, которые исправляют мутации. Причем в результате других исследований ученые выяснили, что они обладают высокой эффективностью. К примеру, сперматозоиды, которые длительное время находились на орбите, показали способность к оплодотворению. Более того, в результате оплодотворения ими яйцеклетки возникают вполне здоровые эмбрионы. Подробную информацию об этом опубликовали ученые института Яманаси в издании Science Advances.