Владимир Сычев: эксперименты с животными – шаг к межпланетным полетам

В начале космической эры полеты животных на околоземную орбиту позволили понять, как невесомость влияет на биологические организмы. Собаки и обезьяны открыли путь в космос человеку. Сейчас исследования с животными в космосе проводятся для подготовки к будущим пилотируемым межпланетным полетам.

О том, как высоко планируется отправить мышей на втором биологическом спутнике "Бион-М", какие зарубежные страны примут в этом участие, планируется ли создать новую российскую оранжерею для Международной космической станции и когда на станцию доставят яйца перепелов, в интервью корреспонденту РИА Новости Андрею Красильникову рассказал заместитель директора по науке Института медико-биологических проблем РАН Владимир Сычев.

– Владимир Николаевич, что дал для науки состоявшийся семь лет назад полет первого биологического спутника "Бион-М"?

– Рассказать можно о многом. Некоторые результаты получены впервые. Выяснилось, что после космического полета снижается на 30% обучаемость у животных. Тонкие исследования их головного мозга подтвердили возможность аналогичного влияния на человека. Это очень серьезный звоночек.

Или вот еще. В невесомости кровь приливает к голове, повышая черепное давление. Считалось, что путем расширения или сужения артерий может снижаться давление на головной мозг. Но выяснилось, что церебральная артерия у животных в космосе прекращает вообще какие-либо расширения и сужения. Этот результат дает возможность предполагать серьезные изменения у человека при межпланетных полетах.

Продолжение исследований на животных просто необходимо. Дело в том, что мы не можем на человеке до конца изучить воздействие факторов космического полета, потому что человек для длительного пребывания в космосе занимается профилактикой негативного воздействия невесомости – физическими упражнениями, приемом лекарственных препаратов. А это как бы ретуширует возможные изменения в его организме. У животных никакой профилактики нет.

Кроме того, каждый человек очень своеобразен и имеет свои четкие реакции на воздействия, поэтому картина опять смазывается за счет конкретного космонавта. Американцы проводят обширные исследования на животных на МКС, а у нас, к сожалению, для этого только биоспутники.

– Когда планируется полет второго "Биона-М"? Каких животных на нем отправят?

– Полетят мыши, потому что это основной объект исследований, а также мухи-дрозофилы для изучения общебиологических вопросов. Кроме того, там будут различные микроорганизмы, исследования клеток, технические и технологические эксперименты, выращивание кристаллов белков.

Запуск планируется в 2023 году. К сожалению, мы все уходим вправо, и невозможно что-либо прогнозировать. Но работа идет, и руководство Роскосмоса жестко говорит, что пандемия коронавируса никак не сказывается на ее сроках. Очень многое зависит от финансирования. Есть проблемы как технические, так и организационные. Поскольку эти работы идут в рамках гособоронзаказа, то требования ужесточаются очень серьезно. На мой взгляд, по научной аппаратуре это не всегда оправданно. Но будем надеяться, что все это успешно преодолеем.

Полет второго "Биона-М" будет уникальным, потому что пройдет на высотах, на которых биологические объекты раньше не летали – от 800 до 1000 километров, и с увеличением дозы радиации в 10 раз. Ведь первый "Бион-М" был всего на 500 километрах, а МКС – 400 километрах. Это позволит нам сравнить результаты двух "Бионов-М" и понять, что играет основную роль в изменениях в организме животных – увеличение радиационной нагрузки или невесомость.

– Доработаны ли системы второго биоспутника после гибели части животных на первом?

– Проблемы, которые были там, учтены в обязательном порядке. На первом "Бионе-М" использовалось оборудование, которое было отработано на крысах. И это достаточно серьезно сказалось на его функционировании, потому что мыши более мелкие животные, способны залезть туда, куда крыса не смогла бы. При отработке на Земле этого не было видно и проявилось в космосе.

– Какие зарубежные страны примут участие в полете второго "Биона-М"?

– Как и в первом полете, Франция делает систему прижизненной регистрации физиологических параметров мышей. Французы очень серьезно относятся к этому проекту. В январе мы с ними полностью согласовали весь график работ и сейчас готовимся к проведению первых испытаний. Но без бюрократической волокиты не обходится.

Кроме того, у нас большой запрос на послеполетные исследования мышей со стороны США. В конце 2019 года Роскосмос получил письмо из НАСА с просьбой рассмотреть возможность участия американских ученых. Они крайне заинтересованы в этом, потому что практически все американские эксперименты с мышами на МКС идут на коммерческой основе и их результаты абсолютно недоступны научному сообществу. Ученые проявляют недовольство, и "Бион-М" им важен.

В Роскосмосе есть заявка на послеполетные исследования мышей и от Германского аэрокосмического центра. С российской стороны в проекте участвуют порядка 30 групп. Мышей будет немного, и удовлетворить потребности всех будет очень сложно, поэтому мы французам, американцам и немцам сказали о таком подходе: будут создаваться группы, в том числе международные, которые заинтересованы в одном и том же, и между ними будут распределяться не животные, а их ткани. Чтобы ученые могли выжать максимально информации из той части животного, которую они получат.

– Остались ли планы по запуску третьего "Биона-М" и "Возврат-МКА"?

– "Возврат-МКА" остался в Федеральной космической программе (ФКП), но сдвигается вправо. Этот биоспутник должен летать на орбитах до 200 тысяч километров. В ракетно-космическом центре "Прогресс" уже сделаны проработки аппарата. В нем можно разместить 20 мышей при месячном полете. Реальное финансирование проекта начинается в текущей ФКП.

Третий "Бион-М" также стоит в программе. Мы собираемся отправить его на орбиту высотой 500 километров. Нам важно посмотреть, как искусственная сила тяжести будет сказываться на животных, для чего на биоспутнике установим центрифугу.

Кстати, на втором "Бионе-М" мы отработаем систему содержания животных применительно к третьему биоспутнику. Обычно в космическом полете мы кормим животных пастообразным кормом, с которым они получают и воду. Это не годится для центрифуги, где мы будем вынуждены держать животных на твердом корме и отдельно давать воду. Автоматическая подача воды в невесомости – это колоссальная проблема, и чаще всего она не работает. Те поилки, которые на МКС, практически ручного управления, поэтому 15 мышей во втором "Бионе-М" будут на твердом корме, а в качестве воды мы будем давать им гелированную воду. Это сложная техническая задача, мы пытаемся ее решить.

– А может научить мышей поить друг друга?

– Мышей учить бесполезно. Тем более что у нас там самцы, которые, как известно, друг друга не очень любят. В первом "Бионе-М" часть животных погибла именно из-за этого. А самцов нам нужно использовать обязательно, потому что самки менее информативны, так как у них серьезная система защиты от неблагоприятных воздействий.

– Будет ли создана новая оранжерея взамен утерянной при аварийном запуске "Прогресса"?

– Основная задача оранжереи "Лада-2", погибшей на "Прогрессе", была отработка гидротехнических приемов выращивания в невесомости растений, которые будут востребованы в оранжереях при межпланетных полетах. К примеру, томаты и перец.

Опыт, который мы приобретаем во время экспериментов с изоляцией, показывает, что человек достаточно капризен. Считается, что для обеспечения витамином С человеку надо съедать каждый день порядка 100 граммов зеленой биомассы. То есть для шести человек при полете на Марс нужна оранжерея с посевной площадью порядка 10 квадратных метров. Но представьте, если вас заставят ежедневно жевать траву по 100 граммов, я думаю, что вы взбеситесь, поэтому в длительной изоляции космонавту надо дать возможность выбора.

Отсюда и необходимость следующей оранжереи. С ракетно-космической корпорацией "Энергия" у нас началась ее проработка. Проектанты уже предложили место, где оранжерею можно разместить даже при существующей конфигурации МКС. Есть планы сделать эскизный проект оранжереи. Полагаю, что она будет похожа на "Ладу-2", потому что технология отработана достаточно эффективно.

В будущих космических оранжереях еще очень важно определиться с грунтом для выращивания растений. С одной стороны, при использовании аэропоники можно получить колоссальное количество паразитной массы корней, которые будут забивать практически все. А с другой стороны, есть ограничения, сколько можно вырастить поколений растений на одном субстрате. Получается, примерно пять, и то – со снижением продуктивности.

– Когда намечается эксперимент с яйцами перепелов на МКС?

– Оборудование для исследования эмбриогенеза создано. Оно включает центрифугу, то есть яйца будут экспонироваться как в искусственной силе тяжести, так и в невесомости. В прошлом году было очень много вопросов о том, как решить задачу фиксации яиц в космосе. Поскольку для этого предполагается использовать формальдегид, то оборудование должно быть абсолютно безопасным для космонавтов.

По планам оборудование должно было полететь на МКС в этом году, но теперь оттянулось на следующий год, потому что завязано на запуск нового российского модуля "Наука".

– Принимают ли участие российские ученые в экспериментах с животными на американском сегменте МКС?

– Мы участвовали в японском эксперименте с рыбами. Выяснилось, что рыбы в невесомости страдают от таких же проблем, что и сухопутные животные. Хотя по логике этого не должно быть, поскольку рыбы в воде и так находятся в состоянии невесомости. Однако у них выявлено такое количество различных изменений в органах, мышцах и костях, что это наталкивает на неутешительную мысль: невесомость гораздо серьезнее, чем нам кажется. Пока мы не знаем, насколько эти изменения обратимы для рыб и как длительно они не будут так важны для их жизнедеятельности, как у сухопутных животных.

Также мы участвовали в серии американских экспериментов Rodent Research с мышами. Получили биоматериалы. Для нас это интересно по одной простой причине – мышей спускают на Землю не живыми, а уже препарированными. Ведь на нашем биоспутнике мыши испытывают стресс при посадке и, соответственно, эффекты пребывания в космосе у них смазываются. Кроме того, у американцев часть экспериментов идет с самками.

– Планируется ли отправить животных на новом корабле "Орел" в облет Луны?

– Такие планы есть, но это зависит не только от нас. На создание необходимого оборудования для содержания животных потребуется выделение финансирования в рамках ФКП. Скорее всего, это будут мыши, потому что надо отправлять тех животных, которых мы уже изучаем.

Вот на первом "Бионе-М" слетали песчанки, но научная отдача от них была очень низкой. Во-первых, это практически природная популяция, то есть животные очень разные. Во-вторых, они малоизучены, поэтому понять, какие изменения у них связаны с воздействием факторов космического полета, очень сложно.

Или, допустим, мы посылали гекконов на "Фотоне-М" и "Бионе-М". На первом они погибли, потому что оказались очень слабыми, а на втором прекрасно себя чувствовали, никаких изменений у них нет, потому что пресмыкающиеся менее чувствительны к воздействиям, чем теплокровные.

Желательно было бы иметь крыс, но они достаточно крупные, и чтобы их количество было достаточным для исследований, потребуется слишком много места.

– Может, обезьян или собак?

– Обезьян на ранних "Бионах" использовали для подготовки к программе "Буран". Надо было понять, какие нейрофизиологические изменения происходят на начальных этапах полета. Планировалось, что на "Буране" экипаж после выхода в невесомость будет решать различные задачи, поэтому на обезьянах исследовалась возможность быстрого приспособления человека к этим условиям.

Но сейчас обезьяны и собаки не годятся, так как будет та же самая проблема, что и с человеком. Обезьяны и собаки все разные, и результаты тоже будут разные. А для наших тонких исследований нужен объект, который дает достаточно конкретный ответ. И это касается не одного животного, а группы, чтобы было более достоверно.