Низкая и высокая температура, щелочная и кислотная среда, высокое давление и отсутствие влаги, - в природе нет настолько экстремальных условий окружающей среды, чтобы к ним не могли приспособиться те или иные микроорганизмы. Их и называют экстремофилами. Почвенная бактерия Deinococcus radiodurans по праву считается рекордсменом по части выживания в условиях сверхвысокой радиоактивности. А поскольку она легко переносит и засуху, и вакуум, и ультрафиолетовое облучение, и высокие температуры, то попала даже в книгу рекордов Гиннеса.

Живее всех живых

Хорватский ученый Мирослав Радман (Miroslav Radman), профессор молекулярной биологии Парижского университета, говорит: "Она прославилась как самое неистребимое живое существо на Земле. Эта бактерия практически без какого-либо вреда для себя способна выдерживать колоссальные дозы ионизирующего излучения - до 10 тысяч грэй. Это в тысячи раз больше, чем доза, смертельная для человека".

Мирослав Радман относится к группе исследователей, которая на протяжении многих лет работает над раскрытием тайны живучести уникальной бактерии. Долгое время считалось, что этот экстремофил обладает каким-то чрезвычайно прочным наследственным материалом, однако оказалось, что под воздействием мощного ионизирующего излучения (например, гамма-излучения) хромосомы этого микроорганизма претерпевают такие же разрушительные изменения, что и носители наследственной информации всех прочих живых существ: в молекулах нуклеиновых кислот образуются сотни разрывов.

Высокоэффективная репарация

Но если для любых других живых клеток такие разрывы означают неминуемую гибель, то уникальность дейнококка проявляется в способности полностью регенерировать свой геном, вновь соединить множество разрозненных фрагментов в полноценные молекулы ДНК. Профессор Радман говорит: "Эти клетки располагают исключительно эффективным механизмом так называемой репарации (в генетике так принято именовать процессы восстановления изначальной структуры ДНК после ее повреждения). Первые час-полтора после облучения клетка пребывает как бы в шоке, - мы назвали это состояние "клинической смертью". Однако спустя всего несколько часов весь геном бактерии - четыре хромосомы - снова находится в первозданном виде. Многие сотни фрагментов ДНК рассортированы и в правильной последовательности аккуратно соединены в кольцевые молекулы. Никаких мутаций, никаких генетических дефектов мы обнаружить не смогли. То есть механизм репарации работает чрезвычайно эффективно и исключительно точно".

Несколько лет назад профессору Радману и его коллегам удалось выяснить, что в основе этого высокоэффективного механизма репарации ДНК лежат особые ферменты. Хотя ферменты репарации имеются и в клетках других организмов, ионизирующее облучение быстро выводит их из строя, а вот в дейнококке они каким-то образом сохраняют свою дееспособность.

Живительный коктейль

Теперь группе ученых во главе с профессором Радманом удалось выяснить некоторые детали этого процесса. "Хитрость состоит в том, что бактерия синтезирует целый набор небольших молекул, своего рода коктейль, - говорит ученый. - Он притягивает к себе и впитывает, словно губка, те самые высокореактивные кислородные радикалы, которые оказывают столь разрушительное действие на ферменты репарации". Сегодня исследователи пытаются добыть как можно больше информации об отдельных ингредиентах этого коктейля. По мнению профессора Радмана, тот обладает огромным потенциалом в плане практического применения: "Этот коктейль из защитных молекул весьма эффективно предохраняет от разрушения ферменты репарации везде - не только в дейнококке, но и в бактерии Escherichia coli, и в клетках организма человека. Так почему бы нам не позаимствовать его у природы и не приспособить для собственных нужд? Попав в наши клетки, этот коктейль точно так же смог бы защитить наши ферменты от радиации, как он это делает в дейнококке. Такова наша цель. Если бы мы располагали таким коктейлем, это помогло бы, например, жертвам радиоактивного облучения в Японии".

В какой форме такой коктейль будет предлагаться пациентам - как жидкость для инъекций или как обычный напиток, - ученый пока не знает. Но в безвредности коктейля нисколько не сомневается.

Автор: Владимир Фрадкин
Редактор: Ефим Шуман