Cercando di capire di più sui microbi nati nello spazio, la NASA ha avviato un programma noto come Genes in Space-3 - uno sforzo collaborativo che preparerà, sequenzerà e identificherà organismi sconosciuti, interamente dallo spazio. Per coloro che potrebbero pensare che questo assomigli molto al film Vita - dove gli astronauti fanno rivivere un organismo alieno sulla Stazione Spaziale Internazionale e tutti muoiono! - state tranquilli, questa non è la configurazione per alcuni film horror.
In verità, rappresenta uno sviluppo rivoluzionario che si basa su risultati recenti, in cui il DNA è stato sintetizzato per la prima volta dall'astronauta della NASA Kate Rubin a bordo della Stazione Spaziale Internazionale nel 2016. Guardando al futuro, il programma Genes in Space-3 consentirà agli astronauti a bordo della ISS per raccogliere campioni di microbi e studiarli internamente, piuttosto che doverli rispedire sulla Terra per l'analisi.
I precedenti esperimenti condotti da Rubin - che facevano parte dell'indagine sul sequenziatore di biomolecole - hanno cercato di dimostrare che il sequenziamento del DNA è fattibile in un veicolo spaziale orbitante. The Genes in Space-3 cerca di basarsi su questo stabilendo un processo di preparazione del campione di DNA che consenta agli equipaggi della ISS di identificare i microbi, monitorare la salute dell'equipaggio e aiutare nella ricerca della vita basata sul DNA in altre parti del Sistema Solare.
Come ha affermato Sarah Wallace, un microbiologo della NASA e il principale investigatore del progetto (PI) presso il Johnson Space Center, in un recente comunicato stampa:
"Abbiamo avuto contaminazioni in alcune parti della stazione in cui sono stati visti crescere funghi o il biomateriale è stato estratto da una linea di galleggiamento intasata, ma non abbiamo idea di cosa sia fino a quando il campione non torna in laboratorio. Sulla ISS siamo in grado di fornire regolarmente disinfettanti, ma mentre ci spostiamo oltre l'orbita terrestre bassa dove la capacità di rifornimento è meno frequente, sapendo cosa disinfettare o meno diventa molto importante. "
Sviluppato in collaborazione da Johnson Space Center e Boeing della NASA (e sponsorizzato dall'ISS National Lab), questo progetto riunisce due strumenti di biologia molecolare precedentemente testati dai voli spaziali. Innanzitutto, esiste un miniPCR, un dispositivo che copia pezzi di DNA mirati in un processo noto come reazione a catena della polimerasi (PCR) per creare migliaia di copie.
Questo dispositivo è stato sviluppato nell'ambito della competizione Genes in Space progettata dagli studenti ed è stato testato con successo a bordo dell'ISS durante l'esperimento Genes in Space-1. Da settembre a marzo 2016, questo esperimento ha cercato di verificare se le alterazioni del DNA e l'indebolimento del sistema immunitario (che si verificano entrambi durante il volo spaziale) sono in effetti collegati.
Questo test sarà seguito quest'estate con l'esperimento Genes in Space-2. Da aprile a settembre, questo esperimento misurerà il modo in cui il volo spaziale influenza i telomeri, i cappucci protettivi sui nostri cromosomi associati a malattie cardiovascolari e tumori.
Il MinION, nel frattempo, è un dispositivo portatile sviluppato da Oxford Nanopore Technologies. Capace di analizzare sequenze di DNA e RNA, questa tecnologia consente un'analisi rapida, portatile e scalabile. È già stato usato qui sulla Terra ed è stato testato con successo a bordo della ISS nell'ambito dell'indagine sul sequenziatore di biomolecole all'inizio di quest'anno.
Combinato con alcuni enzimi aggiuntivi per dimostrare l'amplificazione del DNA, l'esperimento Genes in Space-3 consentirà agli astronauti di portare il laboratorio ai microrganismi, piuttosto che il contrario. Ciò consisterà in membri dell'equipaggio che raccolgono campioni dall'interno della stazione spaziale e poi li coltivano a bordo del laboratorio in orbita. I campioni saranno quindi preparati per il sequenziamento usando il miniPCR e sequenziati e identificati usando il MinION.
Come ha spiegato Sarah Stahl, microbiologa e scienziata del progetto, ciò consentirà agli equipaggi di combattere la diffusione di malattie e batteri infettivi. "La ISS è molto pulita", ha detto. "Troviamo molti microrganismi associati all'uomo - molti batteri comuni come Staphylococcus e Bacillo e diversi tipi di funghi familiari come Aspergillus e Penicillium.”
Oltre a poter diagnosticare malattie e infezioni in tempo reale, l'esperimento consentirà nuove ed entusiasmanti ricerche a bordo della ISS. Ciò potrebbe includere l'identificazione della vita basata sul DNA su altri pianeti, i cui campioni sarebbero restituiti all'ISS tramite sonda. Inoltre, se i microbi e la gallina vengono trovati fluttuanti nello spazio, potrebbero essere restituiti all'ISS per un'analisi rapida.
Un altro vantaggio del programma verrà dagli scienziati terrestri in grado di accedere agli esperimenti in corso sulla ISS in tempo reale. E gli scienziati qui sulla Terra trarranno beneficio anche dagli strumenti impiegati, che consentiranno modi economici ed efficaci per diagnosticare i virus, specialmente nelle parti del mondo in cui l'accesso a un laboratorio non è possibile.
Ancora una volta, lo sviluppo di sistemi e strumenti da utilizzare nello spazio - un ambiente che non è generalmente favorevole alle tecnologie terrestri - offre applicazioni che vanno ben oltre i viaggi nello spazio. E nei prossimi anni, la ricerca genetica basata sulla ISS potrebbe aiutare nella continua ricerca della vita extra-terrestre, oltre a fornire nuove intuizioni su teorie come la panspermia (cioè il cosmo che viene seminato con la vita da comete, asteroidi e planetoidi).
Assicurati di goderti questo video intitolato "Cosmic Carpool", per gentile concessione del Johnson Space Center della NASA:
