Владимир Сычев: эксперимент с яйцами перепелов проведем на МКС в 2022 году

В июле российский сегмент Международной космической станции пополнился долгожданным многоцелевым лабораторным модулем "Наука", который предоставляет ученым возможность для проведения различных научных экспериментов. Среди них – исследование эмбриогенеза перепелов.

О том, когда планируется доставить на станцию перепелиные яйца, будут ли российские ученые проводить на МКС эксперименты с животными, и куда отправят следующий биоспутник с мышами, в интервью корреспонденту РИА Новости Андрею Красильникову рассказал заместитель директора по науке Института медико-биологических проблем РАН Владимир Сычев.

– Владимир Николаевич, когда планируется эксперимент с яйцами перепелов на МКС?

– В 2022 году. Первым на борт МКС доставляется инкубатор, созданный предприятием "Биофизприбор", потом – яйца. Инкубатор позволяет "высиживать" яйца в условиях невесомости и одновременно в условиях земной тяжести, для чего имеется центрифуга.

Всего планируется инкубировать по 14 яиц в невесомости и в центрифуге. На Земле процесс инкубирования до вылупления птенца обычно занимает 17-18 дней. В космическом эксперименте птенцы выводиться не будут, их там просто негде содержать, поэтому яйца будут фиксироваться на определенных стадиях развития эмбриона – на третьи, седьмые, 10 и 14 сутки, зафиксированные эмбрионы будут исследоваться после возвращения на Землю.

Для фиксации яиц используется формальдегид, который токсичен, поэтому чтобы обезопасить космонавтов, сделаны специальные устройства. Яйца помещаются внутрь устройства, которое герметично закрывается, после чего ампулы с формальдегидом разбиваются, и происходит фиксация.

Однако устройства получились довольно большими, а объем корабля "Союз" для возвращения грузов на Землю ограничен. Поэтому зафиксированные яйца придется спускать поэтапно в течение двух-трех лет, что удлинит процесс исследования.

– А откуда возьмете биоматериалы?

– В институте мы уже много лет постоянно содержим небольшую популяцию перепелов. Фермой это не назовешь, но определенное количество птиц и яиц все время имеем. К примеру, используем перепелов для исследований гипомагнитной среды.

Яйца для эксперимента оплодотворяются на Земле и находятся в состоянии типа анабиоза. Они не развиваются, пока не попадут в космический инкубатор. Поэтому их доставка на МКС должна быть очень быстрой.

– Это не первый такой эксперимент в космосе…

– Мы проводили эксперимент с перепелами на орбитальной станции "Мир" и получили птенцов, однако процент их выведения был меньше, чем на Земле. Но самое главное в другом: у птенцов, которые не вывелись, были аномалии развития. С чем это связано, понять очень трудно, так как в космическом полете множество неблагоприятных факторов, в частности, невесомость и радиация. Поэтому было решено провести дополнительные исследования с включением искусственной гравитации.

Кроме того, эксперименты на "Мире" показали, что новорожденный птенец просто не может адаптироваться к невесомости. На Земле вылупившийся птенец сразу же становится самостоятельным и прямоходящим, поэтому для него ощущение опоры очень важно. Когда он ее не ощущает в космосе, то тут же теряет всякую ориентацию. Поэтому очень быстро все его заложенные природой безусловные рефлексы пропадают, птенец даже не может питаться и просто погибает.

– Насколько будет полезным для человечества данный эксперимент?

– Перепела можно внедрить в биологическую систему жизнеобеспечения для межпланетных полетов. Это один из самых хороших кандидатов. Перепел дает яйца, которые совершенно безвредны, и быстро развивается.

– А планируется ли вернуться к экспериментам с живыми перепелами или их рождением в космосе?

– Первая попытка создать систему содержания взрослых перепелов была сделана на "Мире", но возникли серьезные проблемы с оборудованием. Провести эксперимент от яйца до яйца не получилось, потому что, как я уже сказал, птенцы просто не могли самостоятельно существовать в условиях невесомости. Космонавты кормили какое-то время птенцов, держа их в руке, но потом их все же приходилось фиксировать.

Для того чтобы такие эксперименты могли осуществляться, надо решить несколько проблем.

Во-первых, обеспечить безопасность: нужно очень серьезное оборудование, которое позволит избежать проникновения в атмосферу станции различных выделений от животных. Японцы и американцы эту проблему с животными на МКС решили.

Во-вторых, надо иметь оборудование для проведения исследований животных непосредственно на станции, чтобы исключить влияние на них неблагоприятных факторов при спуске на Землю. В-третьих, необходимо иметь на борту морозильники для заморозки биологического материла при минус 80 градусов, а также иметь возможность возвращать на Землю замороженный биоматериал.

– Проявляют ли какие-то страны интерес к эксперименту с перепелами?

– Он интересен американцам и европейцам.

– Будут ли еще какие-то страны, помимо Германии, Франции и США, участвовать в проекте второго спутника "Бион-М"?

– Переговоры шли с разными странами. В какой-то момент появились англичане, но проект идет очень долго. Второй "Бион-М" должен был полететь в 2019 году, а сейчас неофициально говорят о 2024-м.

Американцы крайне заинтересованы в данном проекте. НАСА отобрало 10 участников, и недавно мы отправили им наше видение, как надо проводить послеполетные исследования мышей. Ведь нужно соблюсти интерес всех ученых из России, Германии, Франции и США, а грызунов будет немного.

С одной мышки можно получить где-то 1,5 миллилитра крови, а желающих иметь кровь полно: требуется 341 проба. Аналогичная ситуация по костному мозгу, сердцу, селезенке, тканям и так далее. Если научные интересы ученых пересекаются, то мы объединяем их в группы, чтобы уменьшить потребности в биоматериале. Задача очень сложная и требующая серьезной организации. При этом мы не знаем, сколько мышек вернется живыми из космоса, поэтому есть несколько сценариев возможных действий.

– Какие еще работы сейчас ведутся по проекту?

– В первую очередь, идет подготовка оборудования. Это сложный процесс, в частности, в связи с новыми правилами работы с электронной компонентной базой. Также накладывает свой отпечаток пандемия коронавируса.

В частности, мы отправили французам макет модуля, где будут находиться мыши, а они прислали нам макет системы прижизненной регистрации параметров животных. Проведены совместные испытания российского и французского оборудования, но из-за пандемии без присутствия на них разработчиков оборудования. К счастью, испытания не выявили серьезных проблем.

Второе, что нам необходимо, это развернуть базы для подготовки биообъектов к полету и проведения послеполетных исследований. Заканчиваем собирать стенд по приготовлению кормов для мышей. Планируется, что корм у грызунов будет пастообразным, что позволяет обойтись без создания специальной поилки, но у 15 мышей корм будет твердым, а вода будет подаваться в виде геля. В настоящее время стоит задача провести испытания твердого корма, какое-то время подержать на нем мышей, а потом потрясти корм, имитируя условия старта ракеты, оценить его состояние и внести при необходимости изменения в конструкцию оборудования. Такие работы далеко не научные, но без них мы никуда не двинемся.

Мы заканчиваем создавать комплекс, оснащенный современным оборудованием, где можно будет проводить углубленные исследования мышей. Надо создать условия, чтобы послеполетные исследования были проведены на высоком уровне, и мы получили серьезную и достоверную информацию.

– В итоге на какую орбиту полетит второй "Бион-М"? Заявлялось о планах его переделки в "Ковчег" и отправки на высоту 20 тысяч километров, потом – на орбиту будущей высокоширотной орбитальной станции…

– Есть мнения и заявления, но это все неофициально. Кстати, это нервирует наших будущих возможных коллег. Вот когда в РАН придет официальное письмо с просьбой рассмотреть такие варианты, тогда и будем обсуждать. Но это потянет за собой серьезное изменение программы.

Сейчас мы работаем так, как работали, и ничего не меняем. Мы хотели отправить второй "Бион-М" на высоту 1 000 километров, но у разработчика – РКЦ "Прогресс" – не было данных по радиационному воздействию на аппаратуру, поэтому решили не рисковать и опустились до 800 километров.

Для нас важно увеличить воздействие одного из факторов космического полета, в данном случае радиации, чтобы понять невесомость или радиационное воздействие приводит к тем изменениям у животных, которые мы выявили у них после полета первого "Биона-М".

– Есть новости по созданию новой российской оранжереи для МКС взамен утраченной в 2016 году?

– Мы проработали ее облик, но, к сожалению, работы по созданию новой оранжереи не финансируются.

Идея с новой оранжереей заключалась в том, чтобы она состояла из трех независимых отсеков, чтобы можно было и проводить эксперименты, и в то же время дать космонавтам возможность выращивать что-то свое.

– На ваш взгляд, что мешает реализации космических научных экспериментов в России?

– В советское время было четкое распределение: техника и наука. К примеру, "Бионы" тогда финансировались не так как сейчас. "ЦСКБ – Прогресс", который изготавливал биоспутники, имел свое совершенно четкое финансирование, а Академия наук и наш институт получал деньги на создание научной аппаратуры. Потоки были разделены. И это имело определенный смысл: не мешало работать и четче организовывало работы каждой стороны.

Сейчас все по-другому: финансируется одна организация, допустим, РКЦ "Прогресс" или РКК "Энергия", которые уже распределяют финансирование остальным. Какой-то контроль со стороны РАН и "Роскосмоса" есть, и выделяется нужная сумма, но, с другой стороны, получается, что множество вопросов по науке не может быть решено, потому что приходится работать с заказчиками, которые хорошие специалисты в своей области, но не в области медико-биологических исследований.

– Интересна ли ученым высокоширотная орбитальная станция, заявляемая как ступень к межпланетным полетам?

– Есть огромный интерес к ней. Мы ведь фактически ничего не знаем о космосе. Он не так прост, как кажется, и наше представление о нем зачастую ошибочно. Поэтому любые исследования, проводимые в космосе, чрезвычайно важны.

Можно выделить три фактора при полетах за пределы магнитосферы Земли. Первый – радиация. На Земле мы можем оказывать влияние на живой организм либо волновым, либо корпускулярным радиационным воздействием, а в космосе это все одновременно воздействует на организм. Реакция биологической материи на одновременное воздействие радиации различной природы практически не изучена.

Приведу пример. Мы выращивали четыре поколения гороха на МКС. В семенах обычно происходит аберрация хромосом, то есть какое-то их число обязательно деструктурируется. Так вот, у нас в первом поколении были аберрации, во втором – совсем мало, а в третьем и четвертом – не было. И неясно почему. Может быть, растения приспособились и включили репарационные системы. Это требует очень серьезных исследований.

Второй фактор – гравитация. Улетая далеко от Земли, мы оказываемся в условиях, когда гравитация меняется. Какое при этом будет воздействие, тоже надо изучать.

И третье – гипомагнитная среда. Я уже упомянул, что мы проводим опыты на Земле с перепелиными яйцами. Один раз проинкубировали их в условиях сниженного в 1 000 раз магнитного поля Земли. В результате в потомстве, полученном из этих яиц, во втором поколении были обнаружены серьезные сдвиги в популяции перепелов, а в третьем – популяция практически перестала существовать.

Орбита высокоширотной станции предоставляет возможность исследовать воздействие этих факторов космического полета, которые на обычных орбитах космических станций проявляются в меньшей степени.