I et forsøk på å forstå mer om romfødte mikrober, har NASA satt i gang et program kjent som Genes in Space-3 - en samarbeidsinnsats som vil forberede, sekvensere og identifisere ukjente organismer, helt fra verdensrommet. For de som kanskje tenker at dette høres veldig ut som filmen Liv - der astronauter gjenopplever en fremmed organisme på den internasjonale romstasjonen og alle dør! - være trygg, dette er ikke oppsettet for en eller annen skrekkfilm.
I sannhet representerer det en spillendrende utvikling som bygger på nyere bragder, der DNA først ble syntetisert av NASA-astronauten Kate Rubin ombord den internasjonale romstasjonen i 2016. Når vi ser fremover, vil Genes in Space-3-programmet tillate astronauter ombord ISS å samle prøver av mikrober og studere dem i egen regi, i stedet for å måtte sende dem tilbake til jorden for analyse.
De forrige eksperimentene utført av Rubin - som var en del av Biomolecule Sequencer-undersøkelsen - prøvde å demonstrere at DNA-sekvensering er mulig i et kretsløpende romfartøy. Genene i rom-3 søker å bygge videre på det ved å etablere en DNA-prøveforberedelsesprosess som gjør at ISS-mannskaper kan identifisere mikrober, overvåke mannskapets helse og hjelpe til med å søke etter DNA-basert liv andre steder i solsystemet.
Som Sarah Wallace - en mikrobiolog fra NASA og prosjektets hovedforsker (PI) ved Johnson Space Center - sa i en fersk pressemelding:
"Vi har hatt forurensning i deler av stasjonen der sopp ble sett voksende eller biomateriale ble trukket ut av en tilstoppet vannlinje, men vi aner ikke hva det er før prøven kommer tilbake til laboratoriet. På ISS kan vi jevnlig levere tilførsel av desinfeksjonsmidler, men når vi beveger oss utover bane på lav jord hvor evnen til å levere tilførsel er mindre hyppig, blir det viktig å vite hva du skal desinfisere eller ikke. "
Dette prosjektet ble utviklet i partnerskap av NASAs Johnson Space Center og Boeing (og sponset av ISS National Lab) og samler to tidligere romfart-testede molekylærbiologiske verktøy. Først er det miniPCR, en enhet som kopierer målrettede deler av DNA i en prosess kjent som Polymerase Chain Reaction (PCR) for å lage tusenvis av kopier.
Denne enheten ble utviklet som en del av de studentdesignede Genes in Space-konkurransen, og ble testet om bord på ISS under Genes in Space-1-eksperimentet. I løpet av september til mars 2016, forsøkte dette eksperimentet å teste om endringene i DNA og svekkelsen av immunforsvaret (som begge skjer under romflukt) faktisk er knyttet sammen.
Denne testen vil bli fulgt opp i sommer med Genes in Space-2-eksperimentet. I løpet av april til september vil dette eksperimentet måle hvordan romfart påvirker telomerer - beskyttelseshettene på kromosomene våre som er assosiert med hjerte- og karsykdommer og kreft.
MinION er i mellomtiden en håndholdt enhet utviklet av Oxford Nanopore Technologies. Denne teknologien er i stand til å analysere DNA- og RNA-sekvenser, og gir mulighet for rask analyse som også er bærbar og skalerbar. Den har allerede blitt brukt her på jorden, og ble testet om bord på ISS som en del av etterforskningen av Biomolecule Sequencer tidligere i år.
Kombinert med noen ekstra enzymer for å demonstrere DNA-forsterkning, vil Genes in Space-3-eksperimentet tillate astronauter å bringe laboratoriet til mikroorganismer, i stedet for motsatt. Dette vil bestå av mannskapsmedlemmer som samler prøver fra romstasjonen og deretter dyrker dem ombord i kretslaboratoriet. Prøvene blir deretter forberedt for sekvensering ved bruk av miniPCR og sekvensert og identifisert ved bruk av MinION.
Som Sarah Stahl, mikrobiolog og prosjektforsker, forklarte, vil dette gi mannskapene mulighet til å bekjempe spredning av smittsomme sykdommer og bakterier. "ISS er veldig rent," sa hun. "Vi finner mange menneskelige assosierte mikroorganismer - mange vanlige bakterier som Staphylococcus og Bacillus og forskjellige typer kjente sopp som Aspergillus og Penicillium.”
I tillegg til å kunne diagnostisere sykdommer og infeksjoner i sanntid, vil eksperimentet gi mulighet for ny og spennende forskning ombord på ISS. Dette kan omfatte identifisering av DNA-basert liv på andre planeter, hvis prøver vil bli returnert til ISS via sonde. I tillegg, hvis og hønse-mikrober flyter rundt i verdensrommet, kan de returneres til ISS for rask analyse.
En annen fordel med programmet vil komme fra jordbaserte forskere som kan få tilgang til eksperimentene som foregår ombord ISS i sanntid. Og forskere her på jorden vil også dra nytte av verktøyene som blir brukt, som vil gi rom for billige og effektive måter å diagnostisere virus på, spesielt i deler av verden der tilgang til et laboratorium ikke er mulig.
Nok en gang gir utviklingen av systemer og verktøy for bruk i verdensrommet - et miljø som ikke typisk bidrar til jordbaserte teknologier - applikasjoner som går langt utover romfarten. Og i de kommende årene kan ISS-basert genetisk forskning hjelpe i den pågående søken etter utenomjordisk liv, i tillegg til å gi ny innsikt i teorier som panspermia (dvs. kosmos som frøes med liv av kometer, asteroider og planetoider).
Husk å glede deg over denne videoen med tittelen “Cosmic Carpool”, med tillatelse fra NASAs Johnson Space Center:
