Цивилизация
Условия глубокого вакуума губительны почти для всех живых существ. Личинка дрозофилы (фруктовой мушки), оказавшаяся в вакууме, погибает в течение нескольких минут, оставляя лишь сморщенную обезвоженную оболочку. Единственными организмами, способными пережить условия открытого космического пространства, являются микроскопические беспозвоночные – тихоходки.
С этой уязвимостью связана одна из проблем изучения микроскопических существ: для их съемки лучше всего подходят современные электронные микроскопы, которые требуют помещения изучаемого объекта в глубокий вакуум.
Поэтому, если ученым хочется рассмотреть хоботок мушки или ее мышцы, приходится пожертвовать ее жизнью. По этой же причине биологам до сих пор не удавалось сделать качественные снимки живых движущихся мелких организмов: в условиях вакуума все биологические жидкости и газы из клеток моментально улетучиваются.
Обмануть законы физики удалось японским биологам под руководством Такахико Хариямы из медицинской школы при Университете города Хамамацу. Облучив личинку дрозофилы потоком электронов от сканирующего электронного микроскопа сразу же после помещения ее в глубокий вакуум (10-7Па), ученые обнаружили, что организм не только не «сдулся», но и продолжал шевелиться еще минимум час. Более того, после эксперимента личинка продолжила нормально развиваться и превратилась в муху. При этом такая же личинка, не подвергшаяся облучению, в вакууме предсказуемо погибла.
Изучив выжившую личинку под просвечивающим электронным микроскопом, ученые увидели, что после первого облучения ее тельце моментально покрылось тонким (50–100 нанометров) защитным слоем, который мешает испарению жидкости.
Этот слой возник из-за полимеризации тканей внешних покровов при воздействии электронов высокой энергии, при этом он достаточно тонок, чтобы сохранить подвижность и достаточно прочен для защиты внутренних тканей от вакуума. «Даже если мы трогали поверхность, она не ломалась. Это похоже на миниатюрный космический скафандр», — восхитился Харияма.
Обрадованные японцы сразу назвали оболочку «нанокостюмом», однако вскоре выяснилось, что подобный трюк возможен далеко не со всеми микроорганизмами: не у всех из них внешние покровы при облучении полимеризуются нужным образом.
Тогда биологи решили использовать искусственный заменитель покровных тканей. Животных стали обмакивать в специальную жидкость — твин-20 (полиоксиэтиленсорбитан монолаурат), применяемую в моющих средствах и косметике. Затем испытуемых облучали электронными или ионными пучками.
Оказалось, что личинки комаров после таких процедур живут в вакууме полчаса, а без них гибнут. Опыты проводились и над другими организмами, такими как плоские черви, личинки муравьев и бокоплавов — все они обрели искусственный нанокостюм и пережили условия вакуума.
Ученые надеются, что полученные результаты, опубликованные в журнале PNAS позволят в будущем делать четкие снимки мельчайших деталей микроорганизмов в движении и даже снимать их на видео. Однако куда более важным является то, что возникновение защитного слоя у некоторых животных служит еще одним аргументом в пользу теории панспермии, утверждающей, что жизнь на Землю могла быть занесена с других планет. «Если поискать условия, необходимые для создания таких мембран, то пучки высокоэнергетичных электронов и плазма встречаются по всей Вселенной, и даже на Земле», — пояснил автор открытия.
«Совместимость жизни с нанокостюмами отныне расширяет наше представление о том, в каких условиях может существовать жизнь», — добавил он. Открытие японских ученых уже привлекло внимание широкого круга специалистов. Астробиолог Линн Ротшильд из Исследовательского центра NASA назвала результаты работы «восхитительными».
А специалист по микроскопии Джереми Скеппер из Кембриджа удивился живучести микроорганизмов, которые смогли пережить облучение электронами и продолжить развитие. «Это равносильно принятию солнечных ванн на вершине Эвереста под озоновой дырой», — сказал он.