Güneşteki nükleer füzyon reaksiyonları, Dünya’da aldığımız ısı ve ışığın kaynağıdır. Bu reaksiyonlar, x-ışınları ve gama ışınları dahil olmak üzere büyük miktarda kozmik radyasyon ve herhangi bir canlı organizma için zararlı olabilecek yüklü parçacıklar yayar.

Dünyadaki yaşam, yüklü parçacıkları kutuptan direğe sıçramaya zorlayan manyetik alan ve zararlı radyasyonu filtreleyen bir atmosfer sayesinde korunmuştur.

Ancak uzay yolculuğu sırasında durum farklıdır. Bilim adamları, uzayda seyahat ederken bir hücrede neler olduğunu öğrenmek için NASA’nın Artemis 1 görevinin bir parçası olarak aya ekmek mayası gönderiyorlar.

kozmik hasar

Kozmik radyasyon hücre DNA’sına zarar verebilir ve insanda nörodejeneratif bozukluklar ve kanser gibi ölümcül hastalıklar riskini önemli ölçüde artırır. Uluslararası Uzay İstasyonu (ISS), Dünya’nın güvenli bir bölge sağlayan Van Allen radyasyon kuşaklarından ikisinden birinde yer aldığından, astronotlar çok fazla maruz kalmıyor. Bununla birlikte, ISS’deki astronotlar, hücre fizyolojisini önemli ölçüde değiştirebilecek başka bir stres olan mikro yerçekimi yaşarlar.

NASA, aya ve daha sonra Mars’a astronot göndermeyi planlarken, bu çevresel stresler daha zorlayıcı hale geliyor.

Astronotları kozmik ışınların olumsuz etkilerinden korumak için en yaygın strateji, onları son teknoloji malzemeler kullanarak fiziksel olarak korumaktır.

Hazırda bekletme modundan dersle

Birkaç çalışma hibernatörlerin yüksek doz radyasyona karşı daha dirençli olduğunu gösteriyor ve bazı bilim adamları uzay görevlerinde astronotları korumak için “ sentetik veya indüklenmiş uyuşukluk ” kullanımını önerdiler.

Yaşamı kozmik ışınlardan korumanın bir başka yolu da ekstremofiller – çevresel stresleri dikkate değer ölçüde tolere edebilen organizmalar üzerinde çalışmaktır. Örneğin tardigradlar, zararlı radyasyon da dahil olmak üzere bir dizi strese karşı şaşırtıcı bir direnç gösteren mikro hayvanlardır. Bu olağandışı sağlamlık, ” tardigrade-spesifik proteinler ” olarak bilinen bir protein sınıfından kaynaklanmaktadır.

Moleküler biyolog Corey Nislow’un gözetimi altında, kozmik DNA hasar stresini incelemek için fırıncı mayası Saccharomyces cerevisiae kullanıyorum. Maya hücreleri koleksiyonumuzun 42 gün boyunca Orion uzay aracıyla aya gidip geri döneceği NASA’nın Artemis 1 görevine katılıyoruz.

Bu koleksiyon, her bir suşta bir genin silindiği yaklaşık 6.000 barkodlu maya suşu içerir. Uzayda çevreye maruz kaldıklarında, belirli bir genin silinmesi hücre büyümesini ve replikasyonunu etkilerse, bu suşlar gecikmeye başlar.

Nislow laboratuvarındaki birincil projem, maya hücrelerini tardigrad-spesifik proteinleri ifade etmelerini sağlamak için genetik olarak mühendislik yapmaktır. Daha sonra, bu proteinlerin hücrelerin fizyolojisini ve çevresel streslere – en önemlisi radyasyona – dirençlerini nasıl değiştirebileceğini araştırabiliriz, bu bilgilerin bilim adamları bu proteinlerle memelileri tasarlamaya çalıştığında işe yarayacağı umuduyla.

Görev tamamlandığında ve barkodları kullanarak numunelerimizi geri aldığımızda, kozmik radyasyonun neden olduğu hasardan kurtulmak için gerekli olan genleri ve gen yollarını belirlemek için her bir suşun sayısı sayılabilir.

Model organizma

Maya, DNA hasarı araştırmalarında uzun süredir bir “model organizma” olarak hizmet vermiştir; bu, mayadaki DNA’ya zarar veren ajanlara yanıt veren mekanizmalar hakkında sağlam bir arka plan bilgisi olduğu anlamına gelir. DNA hasar tepkisinde rol oynayan maya genlerinin çoğu iyi çalışılmıştır.

Maya ve insanlar arasındaki genetik karmaşıklıktaki farklılıklara rağmen, DNA replikasyonu ve DNA hasar tepkisinde yer alan çoğu genin işlevi, ikisi arasında o kadar korunmuştur ki, mayayı inceleyerek insan hücrelerinin DNA hasar tepkisi hakkında çok fazla bilgi elde edebiliriz.

Ayrıca, insan hücrelerine kıyasla maya hücrelerinin basitliği (mayada 6.000 gen varken 20.000’den fazla genimiz var) daha sağlam sonuçlar çıkarmamızı sağlıyor.

Ve maya çalışmalarında, hücrelerin beslenmesi ve bir ayakkabı kutusu büyüklüğündeki elektronik bir aparatta büyümelerinin durdurulması sürecini otomatikleştirmek mümkündür, oysa memeli hücrelerinin kültürlenmesi uzay aracında daha fazla yer ve çok daha karmaşık makineler gerektirir.

Bu tür çalışmalar, astronotların vücutlarının uzun vadeli uzay görevleriyle nasıl başa çıkabileceğini anlamak ve etkili karşı önlemler geliştirmek için gereklidir. Kozmik radyasyon ve mikro yerçekiminden kurtulmada kilit rol oynayan genleri belirlediğimizde, hücrelerin bu tür streslere dayanma dayanıklılığını artırmaya yardımcı olabilecek ilaçlar veya tedaviler arayabileceğiz.

Daha sonra onları astronotlara uygulamadan önce diğer modellerde (fareler gibi) test edebiliriz. Bu bilgi, Dünya’nın ötesinde büyüyen bitkiler için de potansiyel olarak faydalı olabilir.