4. Ғарыштық биотехнология

Соңғы онжылдықта биотехнологияның жаңа бағыты – ғарыштық биотехнология қарқынды дами бастады. 1957 жылдан бастап медико -биологиялық тәжірибелер бойынша тірі организмдерге ғарыштағы болатын факторлардың әсерін зерттеулер жүргізіле басталды. Алғашқы зерттеулерде «Бион» бағдарламасы бойынша жануарлар мен өсімдіктер организмдері пайдаланылып, тәжірибелер арнайы биоспутниктерде жүргізілген. «Бион М №1» ғарыштық аппарат ұшқан кезінде «БиоКосмос-1» жобасы бойынша өсімдіктердің өсуіне және дамуына ғарыштық кеңістік факторларының әсерін анықтайтын зерттеулер және ғарыш жағдайында өсімдіктерді өсіру технологиясы мен өндеу бойынша зерттеулер жүргізілді.

Ғарыштық кеңістігінің ерекше факторлары ретінде – еселенген (ұлғайтылған) радиациялық фон (радиация), ауыр зарядталған түйіршіктердің тасқыны, микрогравитация, жердің әлсізделген магниттік өрісін, вибрацияларды атауға болады. 1989 жылы «Биопрепарат» акционерлік қоғамының негізінде ғарыштық биотехнология зертханасы қалыптасты.

Ғарыштық биотехнологиясында өсімдіктерден бөлінген жасушалық дақылы, өсу үдерістерін, каллустардың қалыптасуы, жасушалық дифференциялану, морфогенез және т.б. үдерістерін зертеу үшін модельдік жүйе ретінде қолданылды. Сонымен қатар жасуша дақылы, өсімдіктердің әртүрлі абиотикалық күйзеліс (стресс) факторларға төзімділігін зерттеу үшін модель ретінде өте лайықты болып келеді. Ғарышта қолданылатын аспаптар мынандай талаптарға сай болу керек: салмағы жеңіл (аспаптың массасы үлкен болмауы керек), көлемі неғұрлым шағындау, герметикалық қамтамасыз етілген, улы емес, химиялық заттардың сұйық болмауы (гель сияқты болу) керек. Осы талаптарға Петри табақшасында өсірілетін жасушалық дақыл сай болып табылады.

Ғарыштағы тәжірибелерде нысан ретінде пайдаланатың жасушалық дақылдың артықшылықтарына:

1) нысандарды, яғни экспланттарды өте оңай өсіру;

2) ғарыш жағдайларында жасуша және ұлпалардың өсуі мен даму үдерістерін бақылау және реттеу мүмкіндігі;

3) жасушалық дақыл арқылы өсімдіктің барлық даму кезеңдерін (онтогенездің барлық сатыларын) зерттеу, яғни жыныс және денелік (сомалық) жасушалардан бастап, көпжасушалық агрегаттардан, дифференцияланып жіктелген жасушалардан эмбриоид пен бүтін өсімдікке дейін зерттеу мүмкіндіктері жатады.

Қазіргі таңда ғарыштық биотехнология – биотехнологияның бір саласы болып саналады және де «Биотрек, Биоэкология және Биоэмульсия» бағдарламалары бойынша «Фотон-М» деген ғарыштық аппаратты ұшыру арқылы іске асырылуда. Ғарыштағы жағдайда жануарлар мен өсімдіктердің жасушаларымен қатар, микроорганизмдердің де салмақсыздық, гравитациялық тартылыстың болмауы және т.б. ерекшеліктері кезіндегі өсу үдерістері зерттелінеді. Мысалы, «Биотрек» бағдарламасы бойынша МКС-экипажы арқылы 2006 жылы ғарыштық кеңістікке микориза саңырауқұлақтарының штаммдары салынған төрт контейнер жіберілді. Сол контейнердің ішіне радиацияны зерттеу және ауыр элементтердің энергиясын анықтау үшін радиодатчиктерді орналастырды. Осы бағдарламаның мақсаты – саңырауқұлақтардың өнімділігіне және биохимиялық қасиеттеріне күшті радиацияның әсерін зерттеу болатын.

Ғарыштық биотехнология дамуының басым бағыттарына келесі мәселелерді жатқыза аламыз:

1) ғарышта биологиялық құнды заттардың құрылысын анықтау және оларды медицинада, фармакологияда, ветеринарияда қолдану үшін сапалық кристалдарды алу;

2) ғарыштадағы микрогравитация жағдайында микроорганизмдердің рекомбинанттық штаммдарын, өсімдіктердің төзімді және жақсартылған жасушаларын сұрыптап алу, оларды медицинада, фармакологияда, ауылшаруашылығында, экологияда қолдану;

3) биология және биотехнология салаларында фундаменталдық білімін кеңейту үшін бионысандарға ғарыштық факторлардың әсерін зерттеу.

Қазақстанда 1991 жылдан бастап «Мақсат» атты ғарыштық бағдарлама бойынша әртүрлі бағыттағы жеті ғылыми-зерттеулер жүргізілуде. Мысалы, олардың ішінде келесі тақырып аясындағы зерттеулері бар:

1) «Өсірілген бидай жасушаларына ғарыштық факторлардың әсерін зерттеу»;

2) «Картоп селекциясында жаңа биотехнологияларды қолдану»;

3) «Ғарыштық факторлардың әсерімен байланысты метаболизмнің ерекшілігін анықтау»;

4) «Бидайдың селекциясында патогенге төзімділігіне микрогравитацияның әсерін зерттеу» жұмыстары жүргізілді.