Gær på vej til månen vil give fingerpeg om, hvordan stråling påvirker astronauter

Et team af forskere ledet af CU Boulder sender nogle uventede blaffere til månen:Tolv poser fyldt med bagegær (Saccharomyces cerevisiae), den samme slags hårdtarbejdende celler, der får brød til at hæve og gære øl og vin.

Allerede fredag ​​er en raket, der er højere end Frihedsgudinden, planlagt til at sprænge af fra en affyringsrampe i Florida, der for første gang skal bære NASAs nye Orion-rumkapsel ind i Jordens kredsløb. Derfra vil rumfartøjet, der er designet til at transportere fire astronauter, begynde en 42-dages rejse til månen og tilbage til Jorden.

Der er ingen mennesker ombord på denne mission, kaldet Artemis 1. Men det betyder ikke, at der ikke vil være passagerer. Tre menneskelige mannequiner, kaldet Moonikin Campos, Helga og Zohar, vil flyve ombord på Orion – det samme vil fire biologiske eksperimenter, inklusive et designet af et team på BioServe Space Technologies, et center i Ann og H.J. Smead Department of Aerospace Engineering Sciences.

Forsøget er gemt under et af sæderne i en kuffert på størrelse med en skoæske. Indvendigt vil millioner af gærceller hjælpe videnskabsmænd med at besvare et kritisk spørgsmål inden for rumudforskning:Hvordan kan menneskekroppe klare sig i det ekstreme miljø i det dybe rum, hvor astronauter kan blive udsat for, hvad der svarer til tusindvis af røntgenstråler fra thorax. hver rejse.

"Intet som dette er sket i 50 år," sagde Tobias Niederwieser, en forskningsmedarbejder hos BioServe og en ingeniør på holdet. "Sidste gang mennesker sendte noget biologisk på en returrejse til månen var under Apollo 17 i 1972."

Men det er også kun begyndelsen.

Artemis 1 er det første skridt i NASAs nye æra af måneudforskning. Rumagenturet planlægger at opsende menneskelige astronauter, inklusive den første kvinde, til månens overflade senere i dette årti.

Forskere hos BioServe forsøger at holde disse måneforskere sikre. Når gærkulturerne vender tilbage til Jorden, vil holdet hente cellerne for at studere deres DNA – og potentielt finde spor, der kan hjælpe videnskabsmænd med at forebygge eller behandle virkningerne af strålingssyge hos astronauter.

Luis Zea, en tidligere forsker ved BioServe nu hos den Colorado-baserede virksomhed Sierra Space, leder projektet. Han sagde, at det har fået ham til at se på månen på en ny måde.

"Jeg ser det ikke på samme måde," sagde Zea. "Fordi jeg ved, at Orion snart vil kredse om det med den hardware og videnskab, som vi har arbejdet på i fire år."

Langt hjemmefra

For Zea og hans kolleger har dette eksperiment, officielt kaldet Deep Space Radiation Genomics (DSRG), været længe undervejs.

I løbet af næsten 35 år har forskere ved BioServe hjulpet med at flyve hundredvis af biologiske eksperimenter ud i rummet. De fleste af dem er rejst til Den Internationale Rumstation (ISS), som kredser omkring 250 miles over Jorden.

Orion er en anden slags laboratorium. Til at begynde med flyver rumfartøjet meget længere - hundredtusindvis af kilometer længere. I processen vil den rejse ud over Jordens Van Allen Belts, et par doughnut-formede bånd af stråling, der omgiver planeten og beskytter den mod solens farligste stråler. Og i modsætning til eksperimenter på ISS, vil ingen astronauter være til stede for at hjælpe med at køre DSRG.

"Hele eksperimentet er batteridrevet," sagde Niederwieser. "Vi kan ikke få nogen data fra den. Vi kan ikke sende den et signal om, hvornår den skal starte."

I stedet designede Niederwieser og hans team laboratoriet i skoæskestørrelse til automatisk at registrere, når det er langt nok fra Jorden, og derefter tænde sig selv. Når det sker, vil små pumper fylde gærposerne med en næringsrig væske, og cellerne vil begynde at vokse og formere sig.

Gærcellerne i sig selv er et vidunder af teknik. I samarbejde med forskere ved University of British Columbia i Canada udviklede BioServe-teamet omkring 12.000 mutantstammer af gær til eksperimentet. Nogle af disse organismer mangler visse gener, mens andre bærer ekstra kopier af de samme kodestykker.

Forskere ved German Aerospace Center og Universidad de Valle de Guatemala bidrog også til indsatsen. Mere end et dusin studerende har deltaget i eksperimentet, herunder fire fra CU Boulder.

Hvilke af disse mutanter overlever turen til månen, og hvilke der ikke gør, kunne give forskerne nye fingerpeg om, hvordan stråling kan påvirke menneskelige astronauter. Zea forklarede, at gærceller måske ikke ligner store primater, men de deler omkring 70% af deres gener med mennesker. Disse kulturer vil med andre ord give et vindue til, hvordan bestemte gener eller mekanismer til reparation af beskadigede gener kan være afgørende for at hjælpe organismer med at overleve i rummets barske rum.

"Det, vi måske kan gøre, er at give fremtidige rumfarere medicin, der forbedrer effektiviteten af ​​disse DNA-reparationsmekanismer," sagde Zea. "Det er lidt ligesom en antioxidant, der vil hjælpe med at afbøde virkningerne af stråling."

Kommer hjem

Før det sker, skal teamet dog vente – og vente.

Turen på Orion er blot den første del af eksperimentet. Forskerne vil gerne vide, hvordan rumstråling påvirker mikroberne. For at drille det, vil BioServe dyrke identiske gærkulturer på den internationale rumstation og på jorden i Boulder.

Kassen på selve Orion har en lang rejse foran sig. Niederwiser og Zea afleverede eksperimentet til NASA i Kennedy Space Center i Florida i midten af ​​august. Når Orion lander på Jorden igen senere i efteråret, må Colorado-forskerne vente på, at et hold kan hente kapslen og dens biologiske eksperimenter.

"Det er især nervepirrende, fordi vi ikke ved, om enheden har fungeret efter hensigten, før vi får boksen tilbage om to eller tre måneder," sagde Niederwieser.

Han og hans kolleger er dog overbeviste om, at deres små rumfarere ikke vil svigte dem. + Udforsk yderligere

Forsker sender gær og alger til rummet på Artemis 1