Научная фантастика становится реальностью. С планами человечества вернуться на Луну в этом десятилетии и дальнейшими амбициями отправиться на Марс в следующем, нужно понять, как сохранить здоровье космонавтов в многолетних миссиях. Одно из решений, давно используемое в научной фантастике - погружение людей в длительный сон, или, так называемую, гибернацию, на время путешествия.
Для того, чтобы попытаться реализовать эту затею, мы можем обратиться к природе за советом и за потенциальным решением этой проблемы.
Там, где холодно и темно
Космос неумолим. В этой ледяной пустоте тьмы нет кислорода, нет силы тяжести и нет защиты от постоянного потока космического излучения. Люди во многом эволюционировали благодаря действию постоянной силы тяжести, поэтому, когда вы отправляете людей в космос, с их телами происходят странные и опасные вещи.
Однако ученые и инженеры, работающие с космонавтами на Международной космической станции, продолжают решать проблемы, возникающие в результате длительного пребывания человека в космосе. Например, мы знаем, что космический полет приводит к потере плотности мышц и костей, поскольку нашим им не нужно работать против силы тяжести, чтобы перемещать нас.
Но до сих пор остается вопрос, как решать остальные медицинские проблемы, связанные с космосом, включая изменения иммунной системы, проблемы со зрением и бомбардировку опасным космическим излучением.
Эти физиологические проблемы сочетаются с технологическими трудностями отправки людей в длительные миссии, где они сталкиваются со сложностями хранения достаточного количества продовольствия и припасов, а также с социальными проблемами, связанными с изоляцией в глубоком космосе.
Ставим тело на паузу
Если бы мы могли поместить людей в состояние анабиоза, сильно замедляя или даже полностью останавливая метаболическую активность, мы могли бы облегчить проблемы, связанные с космическими путешествиями: время, проблемы со здоровьем, размер космического корабля и хранение запасов.
Но как мы можем безопасно погрузить людей в спячку, а затем вернуть их, когда придет время, без риска потери мышц и костей? Эти вопросы, которые активно изучают Министерство обороны США, а также космические агентства всего мира.
Животные, которые проводят зиму в состоянии анабиоза - спячки, - не испытывают значительного истощения мышц и костей. Их способность обратимо отключать биологические процессы, которые, казалось бы, необходимы для жизни, вполне могут стать ключом к созданию условий, необходимых для создания гибернации человека, которая могла бы проложить нам путь к выживанию в длительных межзвездных путешествиях к далеким мирам.
Фактически, использование биостаза уже было предложено для транспортировки большого количества путешественников на Марс, где члены экипажа, во время гибернации, будут поддерживаться специально разработанными жидкостями для их питания, пока они «спят».
Копируя животных?
Как мы можем повторить гибернацию животных для человека? Недавние исследования обнаружили такую способность у животных, которые эволюционно схожи с людьми: приматов, впадающих в спячку. Уникальность этих приматов заключается в том, что они могут впадать в состояние спячки, когда ресурсы ограничены, а температура окружающей среды становится низкой. При этом они делают это без значительного снижения температуры тела.
Одной из движущих сил этой способности являются микроРНК - короткие фрагменты РНК, которые действуют как подавители молекулярных генов. МикроРНК могут регулировать проявление генов без изменения самого генетического кода. Изучая стратегию использования микроРНК, которую используют эти животные, мы можем использовать этот генетический переключатель включения / выключения для быстрых, обратимых изменений, которые могут создать гибернацию у людей.
Наша работа с серыми мышиными лемурами (Microcebus murinus) показывает, как и какие биологические процессы контролируют микроРНК. Какие процессы остаются включенными для защиты животного, а какие выключаются для экономии энергии. Было обнаружено, что некоторые из этих микроРНК борются с истощением мышц во время спячки. Другие, по-видимому, включают предотвращение гибели клеток, замедление или остановку ненужного роста клеток и переключение запасов энергии с быстро потребляемых сахаров на более медленно сжигаемые жиры.
Хотя изучение микроРНК являются многообещающим направлением исследований, они представляют собой лишь часть головоломки. Наша лаборатория также изучает другие аспекты того, как приматы впадают в спячку. Например, как лемуры защищают свои клетки от стресса, контролируют глобальные уровни генов и как они хранят достаточно энергии, чтобы выжить в спячке.
Наша лаборатория также изучает, как микроРНК помогают животным пережить другие экстремальные экологические процессы, такие как замораживание, кислородную недостаточность и жаркий сухой климат. Нет более сильного стресса для организма, чем космический вакуум, и мы надеемся, что наши работы внесут вклад в новые исследования на основе РНК, которые привлекают внимание и становятся жизнеспособными терапевтическими средствами для человека.
Космос находится в пределах досягаемости, и изучение того, что уже есть на Земле, поможет нам туда добраться быстрее.
Если понравилась статься, подпишись на наш канал и социальные сети. Ставь палец вверх - нам будет приятно, да и вам плюсик к карме :)
Возможно вам будет также интересно:
