В умовах мікрогравітації рівень копіювальних помилок в ДНК помітно підвищується.
Мутації в ДНК з'являються з різних причин. Наприклад, через високоенергетичне випромінювання, що пошкоджує генетичні літери - азотисті підстави, які входять до складу ДНК і які утворюють генетичний код. Космічні промені легко пошкоджують ДНК, а захиститися від них повністю не так вже й просто: якщо говорити, наприклад, про Міжнародну космічну станцію (МКС), то незважаючи на весь захист, рівень радіації на ній приблизно в сто разів вищий, ніж на Землі.
Але космічне випромінювання не єдине, що може викликати мутації в умовах космосу. Як відомо, навіть без всяких мутагенних факторів в ДНК при кожному копіюванні з'являються помилки - просто тому, що копіюючі ферменти (ДНК-полімерази) працюють не зі стовідсотковою точністю. Тобто при поділі у дочірніх клітин в ДНК з'являться якісь невеликі відмінності від материнської клітини.
Виявляється, на точність копіюючих ферментів впливає сила тяжкості - принаймні, на бактеріальну ДНК-полімеразу вона точно впливає. Співробітники Університету Торонто і Університету Куїнс в Кінгстоні поставили експеримент в реактивному літаку Dassault Falcon 20, який летів по параболі: набравши восьмикілометрову висоту, він починав вільне падіння, знижуючись на 3,3 км за 20 секунд. Ті, хто перебував на борту, відчували невагомість, або, кажучи більш коректно, опинялися в умовах мікрогравітації. У експериментаторів був з собою особливий апарат, в якому в напівавтоматичному режимі можна було провести копіювання (реплікацію) фрагмента ДНК довжиною в 1000 нуклеотидів.
ДНК подвоювала ДНК-полімеразу з кишкової палички, і, як йдеться в статті в Frontiers in Cell and Developmental Biology, в умовах мікрогравітації вона робила помітно більше помилок, ніж в нормальних умовах. Відсоток мутацій, коли фермент, що копіює, ставить у ДНК не ту генетичну букву, зростав на 10-140%. Також ДНК-полімераза часом взагалі забувала вставити букву в синтезований ланцюг ДНК, а часом, навпаки, вставляла одну, дві або три зайві літери. Правда, у ДНК-полімераз є функція перевірки власних помилок, і найбільше число мутацій виникало тоді, коли цю функцію у піддослідної полімерази відключали.
Життя еволюціонувало під постійною дією земної сили тяжкості, що, очевидно, позначилося на всіх рівнях організації живих організмів, аж до молекул. Однак як саме ДНК-копіювальні машини відчувають гравітацію, поки незрозуміло, і також незрозуміло, наскільки це небезпечно для космонавтів - все-таки наші клітини і молекулярні процеси влаштовані багато в чому інакше, ніж у бактерій. У той же час, все може бути не так і страшно: у клітинах є спеціальні ремонтні служби, які виправляють мутації, причому роблять вони це настільки добре, що сперматозоїди, які побували на орбіті, залишаються здатні до запліднення і дають початок цілком здоровим ембріонам.