Российские ученые много лет пытаются создать условия для комфортной и здоровой жизни человека в космосе. Проектируют оранжереи, создают новые препараты и тренажеры. Все это должно помочь покорителям Вселенной. Однако без продолжения рода полеты к удаленным планетам будут неизбежно ограничены продолжительностью человеческой жизни. Отечественные специалисты уже думают над решением этой задачи. В каких вопросах космонавты отказываются сотрудничать с учеными, к чему привели эксперименты с насекомыми, что может помешать человечеству размножаться в космосе, в интервью специальному корреспонденту РИА Новости Дмитрию Струговцу рассказала заведующая лабораторией биофизики клетки Института медико-биологических проблем РАН Ирина Огнева.
– Возможно ли в принципе зачатие, вынашивание и рождение человека или другого многоклеточного организма в условиях космического пространства?
– Для некоторых видов возможно. Однако требуются детальные исследования применительно к млекопитающим, в том числе к человеку. Пока возможность безопасного развития и рождения человека в условиях космического полета трудно оценить. Существует целый ряд опасений, которые могут создать препятствия или стать критичными для появления здорового потомства.
В целом рождение живых организмов в условиях космического полета наблюдалось неоднократно. В свое время на станции "Мир" появились птенцы перепела.
Недавний эксперимент с плодовой мушкой дрозофилой показал, что копуляция, оплодотворение и появление нескольких последовательных поколений проходят результативно.
– Что это за эксперимент?
– В 2014 году на биоспутнике "Фотон-М" мы отправили в космос мух дрозофил. Полет длился 45 суток. Во время эксперимента было получено три последовательных поколения насекомых. По возвращении на Землю мы поделили поколение мух на две группы – одну оставили в лаборатории, а другую через 20 суток после посадки снова отправили в космос – на этот раз на МКС. Выяснилось, что вернувшиеся в космос мухи размножались в условиях невесомости гораздо продуктивнее, чем их собратья, оставшиеся на Земле. Скажу сразу, таких результатов мы не ожидали. Это выяснилось совершенно случайно, задачи в эксперименте были другие. Это просто наблюдаемый факт. Опыт, конечно, нужно повторять, потому что полученные результаты оставляют много вопросов.
– Если с мухами все складывается неплохо, то в чем сложности с человеком?
– Человек сложнее. Очень много критических моментов: формирование половых клеток, момент оплодотворения, ранние стадии дробления, имплантация, формирование плаценты. Эти процессы могут быть чувствительны к факторам космического полета. На сегодняшний день даже принципиально не ясно, осуществимы ли все эти процессы в условиях космического полета, и что делать в случае возникновения проблем.
Рисков в космосе множество – невесомость, изменение электромагнитного поля, изменение радиационного поля. Мы давно изучаем работу клеток в условиях моделирования длительного орбитального полета и часто видим изменения в одиночных клетках. Яйцеклетка – это одна из самых больших клеток организма, и есть все снования полагать, что и она будет чувствительна к внешним воздействиям. Помимо этого, свой вклад внесут газовый состав атмосферы, микробиологическая обстановка, замкнутое пространство и другие факторы психологического напряжения, которые могут привести к физиологическому стрессу и изменению гормонального статуса человека.
– А как с другими планетами? Не помешают ли изменение уровня гравитации, магнитного поля и другой уровень радиации для размножения, к примеру, сотрудников лунных и марсианских баз? Придется ли им лететь на Землю для продолжения рода?
– Если люди поселятся на Марсе, и встанет вопрос о продолжении человеческого рода, то спрос родит предложение и стимулирует соответствующие научные исследования. Я уверена, что наука с этой задачей справится.
Вспомните, еще каких-то сорок лет назад пара с диагнозом "бесплодие" не могла иметь ребенка. Однако в 1978 году с помощью программы ЭКО родился первый ребенок. Еще 20 лет назад люди не умели создавать условия для искусственного дозревания яйцеклетки. Сейчас это делать научились.
Кроме того, если человек научится выживать на других планетах, наверняка возникнут какие-то механизмы приспособления к окружающей обстановке. Как, к примеру, у тех же мушек дрозофил.
– Сейчас генные изменения человека запрещены во всем мире, хотя китайский ученый вроде бы провел эксперимент на двух детях. А как быть с людьми – будущими обитателями баз на других небесных телах? Им можно будет менять ДНК для адаптации к условиям своего нового дома, противостояния негативным факторам космоса?
– Что касается человека, то это, как вы понимаете, довольно сложно в первую очередь с юридической точки зрения. Манипуляции с человеческим генетическим материалом запрещены во многих странах. Станет ли это возможным в будущем, я не знаю. Я не юрист. Это вопрос научной этики. Когда мы говорим о геномодифицированной сое, мы же не называем ее обычной соей. А когда речь будет идти о геномодифицированном человеке, можно ли будет его считать человеком или в какой-то момент он станет другим видом? А если так, будут ли на этот вид распространяться юридические нормы для человека? В то же время, когда человек начнет выживать на других планетах, наверняка возникнут какие-то механизмы приспособления к окружающей обстановке, и насколько они будут серьезны, никто не сможет сказать.
– Будут ли продолжены эксперименты по размножению в космосе, может быть, от перепелов и мух планируется перейти к более сложным организмам, тем же млекопитающим, а затем настанет время и для человека?
– Для понимания ранних этапов развития плода проводились и планируются эксперименты с млекопитающими – в первую очередь мы работаем с мышами и крысами. В СССР на спутниках серии "Космос" крыс отправляли в полет на последнюю четверть беременности, затем состоялся совместный российско-американский эксперимент на шаттле, когда крысы полетели во вторую половину беременности. У новорожденных крысят отмечены некоторые изменения, например, в органах эндокринной и нервной систем. Однако следует отметить, что они не были критичными для дальнейшего развития животных.
В 1996 году наши американские партнеры отправили на шаттле "Колумбия" клеточные зародыши мышей. Ни один из них не развился. С чем связано – сложно сказать. Возможно, с теми условиями, в которых культивировались зародыши, ведь тогда не было такого прогресса в области ЭКО, как сейчас, а может быть, сказались негативные факторы космического полета. В дальнейшем мы планируем продолжить похожие эксперименты.
– Когда они состоятся?
– Мы планируем внести повторение эксперимента с мухами в научную программу биоспутника "Бион-М", запуск которого намечен на 2023 год. До тех пор собираемся провести с ними же серию экспериментов на МКС.
Там же на "Бионе" запланирован эксперимент по сперматогенезу у мышей. Длительность эксперимента практически полностью соответствует длительности этого процесса, то есть полного обновления сперматозоидов. Считаем, что с мужским фактором в космосе все попроще. Сперматозоиды более компактны для внешнего воздействия, со временем они обновляются. А вот пул женских яйцеклеток один на всю жизнь с возможностью получения и накапливания негативного воздействия факторов космического полета.
Кроме того, на этой неделе у нас в институте на специальной установке начнется эксперимент по наблюдению за формированием зародышей в условиях невесомости. Будем изучать изменения яйцеклеток, сперматозоидов и эмбрионов на разных стадиях.
Также мы участвуем в американском эксперименте Rodent Research с мышами. Российские космонавты помогают американским коллегам, за это наши ученые получают часть биоматериала. Возможности отправлять мышей для экспериментов на российский сегмент, к сожалению, у нас нет.
– Можно ли сравнить российский и зарубежный уровни в медико-биологических исследованиях в космосе? У нас богатый опыт, а у американцев – лучше оборудование на МКС. Мы все же еще держим марку или начали уступать партнерам?
– Во-первых, я считаю, что наука не имеет национальности. У нас довольно много совместных экспериментов, которые мы могли провести только вместе с зарубежными партнерами. В целом имеет смысл бороться за научный прогресс всего человечества. С другой стороны, конечно, мы помним о том, что мы всегда были первыми в космосе и во многом до сих пор остаемся первыми, поэтому хотелось бы, чтобы первый человек, который родится в космосе, был гражданином России. Но во главу угла мы должны ставить не патриотический популизм, а заботу о человеке. Главное не факт того, что он родился, а чтобы он родился здоровым. И в этом смысле мы, безусловно, конкурентоспособны, поскольку нам принадлежит приоритет во многих исследованиях.
– Время от времени в зарубежных СМИ вспоминают о полете в 1992 году на американском шаттле семейной пары астронавтов Ненси Девис и Майкла Ли. Полет породил слухи о проведении эксперимента по зачатию в космосе. У нас желтая пресса вспоминает о полетах российских женщин-космонавтов в совместном экипаже с мужчинами-коллегами. Есть ли у вас информация, что российские или американские ученые проводили в космосе эксперимент по зачатию?
– У меня – нет. У российских и советских специалистов такой возможности, по всей видимости, не было. А американские специалисты очень осторожны и вряд ли попытались бы организовать такую разведку боем. Что бы они делали, если бы получилось? Смогли бы поручиться за здоровье этого ребенка? Думаю, что вряд ли.
– Неужели за все время космической деятельности человечества никто так и не проверил в космосе хотя бы возможности искусственного оплодотворения человеческих яйцеклеток?
– Нет. Нам с коллегами об этом неизвестно. Надо понимать, что тонкие механизмы развития живых организмов стали известны не так давно, отнюдь не 50 лет назад. Даже 15 лет назад это было просто невозможно.
– Нет ли планов создать генетический банк для космонавтов, чтобы они, отправляясь в космос, не боялись воздействия неблагоприятных факторов космического полета на репродуктивную функцию?
– Нет. Более того, мы не можем провести через Координационный научно-технический совет, который одобряет проведение экспериментов на российском сегменте МКС, такую рутинную процедуру как сдачу космонавтами спермограммы. Постоянно наталкиваемся на препятствия морально-психологического и этического характера. Желающих среди космонавтов не находится. Нам просто нужно получить биоматериал во время полета, но почему-то это вызывает у всех улыбку и неприятие. Тем самым мы не можем провести исследование сперматозоидов у космонавтов до, во время и после полета.
– Есть ли препятствия к самому процессу зачатия с точки зрения оттока крови от нижней части тела к голове в условиях невесомости?
– Очевидно, что из-за этого могут возникнуть проблемы с реализацией процесса копуляции. Но когда мы говорим о размножении в космосе, мы не имеем в виду секс, это несколько разные истории. По моим представлениям, запредельных сложностей с точки зрения осуществления процесса возникнуть не должно, а вот результата, скорее всего, не получится.
– Сколько времени может уйти на подготовку эксперимента по размножению человека в космосе?
– Никто не знает. Вероятно, такую конкретную задачу ставить рано, но как цель сформулировать можно.
– То есть сейчас ученые не готовы к тому, чтобы осуществить эксперимент по всему этапу размножения или его части – рождению человека в космосе?
– Думаю, что это сродни попыткам китайских специалистов редактировать геном человека. С научной точки зрения рождение любого млекопитающего в космосе – задача, которую можно решить. С морально-этической точки зрения – это эксперимент и в такой формулировке эксперимент с эмбрионами человека.