Кажется, что мы стоим на пороге нового этапа развития человечества: в начале марта экипаж миссии “Артемида-2” облетит вокруг Луны, а в следующем году американцы совершат высадку экипажа на поверхность спутника. Илон Маск достраивает сверхтяжелую многоразовую ракету-носитель Starship и обещает отправить пилотируемую экспедицию на Марс в 2029 году. Это значит, что не за горами тот день, когда человечество может расселиться по колониям за пределами Земли. Технически такая возможность есть. А готов ли к этому сам человек? Может ли он жить и, самое главное, производить потомство в космосе?
ЭМБРИОНЫ УЯЗВИМЫ ДЛЯ ЗАРЯЖЕННЫХ КОСМИЧЕСКИХ ЧАСТИЦ
Вопрос этот не такой простой, как кажется на первый взгляд. Эксперименты с эмбрионами проводились на орбите в 80-годы, но говорят, что ученые столкнулись с большим количеством мертворожденных животных и мутаций. Это связывают с тем, что в космосе нет защиты от заряженных частиц космической радиации. Если такая частица угодила в космонавта - он потерю одной клетки переживет, потому что человек многоклеточное существо. Но если частица попала в зародыш, то он, условно говоря, может лишиться ноги или другого органа. Поэтому эти эксперименты не получили большого продолжения. Что на сегодняшний день знает наука о возможности зачатия в космосе? Об этом KP.RU спросил профессора Ирину Огневу, доктора физико-математических наук, заведующую Лабораторией биофизики клетки Института медико-биологических проблем РАН.
- В 80-е годы наш институт проводил эксперимент, мы отправляли на орбиту беременных самок крыс. Затем они возвращались и давали потомство, - говорит Ирина Владимировна. - Там были некоторые изменения, но в целом детеныши были нормальными. Однако, космический полет приходился на вторую половину беременности, а если проводить аналогии с людьми, то мы знаем, что самый опасный этап беременности - это первый триместр. Потому что именно в этот период закладываются все органы и системы организма, а эмбрион особо чувствителен к неблагоприятным внешним воздействиям. Так что поздние сроки - это не показатель, мы знаем, что довольно часто дети рождаются недоношенными, но медицина научилась их выхаживать. Экспериментальным путем было установлено, что именно ранние стадии беременности наиболее чувствительны к неблагоприятным факторам космического полета.
- Что в космосе мешает нормальному зачатию?
- Мы не знаем ответа на этот вопрос. Возможно нарушается взаимодействием клеток друг с другом. Структуры, которые отвечают за деление клеток, за правильное распределение генетического материала, могут по-другому работать в условиях невесомости. В 80-е годы большинство этих исследований были неудачными, то есть не удалось получить у крыс зачатия. Возможно это было связано с техническими сложностями эксперимента - он был слишком сложным для исполнения на орбите.
ЧТО ПОЗВОЛЕНО МЫШАМ - НЕ НУЖНО ЧЕЛОВЕКУ?
- А в более поздние годы такие опыт проводились?
- Недавно наши японские партнёры по Международной космической станции как раз провели такой эксперимент. Они создали замечательное оборудование, которое позволяет астронавтам, которые не являются специалистами по работе с эмбрионами, тем не менее, проводить с ними необходимые манипуляции. В чем суть? Японские ученые получили двухклеточных зародышей мышей на Земле, затем заморозили их и отправили на борт МКС. Там астронавты дорастили их до пяти суток - это срок, когда сформировавшийся эмбрион готов к имплантации, снова заморозили и вернули на Землю. Пока они не сообщают о том, что имплантировали эти эмбрионы самкам. Но они исследовали эмбрионы, развивавшиеся в космосе, там было какое-то количество мутаций, и аномалий, но часть эмбрионов развивалась нормально.
- Так значит все-таки зачатие в космосе возможно?
- Мы не можем так сказать, потому что этот эксперимент не ответил на самый принципиальный вопрос. Попробую объяснить: как происходит оплодотворение и появляется новый организм? Сначала происходит слияние женской и мужской половых клеток, затем начинаются первые деления новых клеток. Теперь вопрос: откуда они берут материал необходимый для развития? Из материнской клетки! И только где-то примерно к восьми клеткам у человека начинает работать собственный геном, то есть запускается программа собственного развития эмбриона. Вот этот фазовый переход и есть самый главный решающий момент. А у мышей эта стадия между оплодотворением и развитием собственного генома происходит на стадии двух клеток. Когда японцы запустили на МКС двухклеточный зародыш, он уже запустил свою собственную программу. То есть самая горячая точка развития в этом эксперименте уже была пройдена на Земле. Полный цикл еще не осуществили. Поэтому у нас нет ответа на вопрос: возможно ли для млекопитающих зачатие с нуля в невесомости. Но, кстати, лично я не уверена, что нам такую задачу вообще надо перед собой ставить. По крайней мере, применительно к человеку.
ДЕТЕЙ БЕЗОПАСНЕЕ ЗАВОЗИТЬ НА МАРС В “ПРОБИРКАХ”
- Но почему не надо ставить такую задачу? Ведь рано или поздно у человечества появятся колонии за пределами Земли и вопрос о появлении новых поколений людей там будет стоять очень остро.
- Я не знаю про ископаемые на Марсе, но знаю, что атмосферы там нет. И возникает вопрос: а зачем человечеству туда переселяться в массовом порядке? Ладно, допустим, неожиданно перед нами встала задача каким-то образом получить там новое поколение людей. Начнем с того, что сила тяжести на Марсе все-таки есть, хотя она и составляет одну треть от земной гравитации. Во-вторых существуют репродуктивные технологии, которые дают нам возможности избежать ранних стадий беременности в условиях невесомости. Потому что, когда у вас, условно говоря, из 100 эмбрионов мышей только 20 развиваются нормально - это одна история. А теперь представьте, что из 100 эмбрионов человека вы получили только 20 здоровых малышей. Тут, мягко говоря, возникает много вопросов этического свойства.
- Какой же выход?
- Я не вижу смысла создавать эмбрион в условиях невесомости или условиях другой силы тяжести. Мы прекрасно можем сделать эмбрион, что называется, в пробирке на Земле и отвезти на Марс или куда нам будет надо. И надо развивать технологии, которые позволят проводить имплантацию в организм матери на более поздних стадиях развития - это будет безопаснее. Но все это дело очень-очень далекого будущего. Потому что прежде всего надо понять, сможет ли человек жить на Марсе долго? Как на него повлияют эти условия жизни? Не проще ли его осваивать вахтовым методом? Иными словами необходимость переселяться на Марс неочевидна. Мы еще сотни миллионов лет можем прекрасно жить на Земле, пока Солнце не вступит в стадию красного гиганта и не начнет расширяться.
МОЖЕТ ЛИ НА ОРБИТЕ ПОЯВИТЬСЯ КОСМИЧЕСКИЙ РЕБЕНОК
- Илон Маск считает, что человечеству нужна запасная планета, на случай если мы испортим климат на Земле или угробим ее в ядерной войне. Поэтому пока мы не создали на Марсе атмосферу, надо переселяться в экосистемы под стеклянным колпаком…
- В этом случае надо в первую очередь думать о размножении млекопитающих - кроликов, ягнят и тому подобное, потому что человек всё-таки хищник и ему нужна белковая пища животного происхождения. А экспериментировать с размножением человека - это не очень разумно и этично на сегодняшний день.
- Подождите, сегодня на МКС месяцами живут и работают рука об руку молодые здоровые мужчины и женщины. Космонавты - люди ответственные, дисциплинированные и профессиональные, но любовь никто не отменял. Кстати, в космос летали и семейные пары. Где гарантия что эксперимент не начнется самым незапланированным, но естественным образом?
- Стопроцентной гарантии, конечно, нет. Но гипотетическая ситуация, о которой вы говорите, это личный персональный выбор людей. Есть вопрос - в какой степени он осознанный? - но это другое дело. А у эмбриона нет выбора, он не может отказаться. Поэтому этическая и моральная сторона эксперимента полностью на совести ученых. Я вам приведу пример немного из другой плоскости.
Существует прекрасная технология точечного редактирования генома. Казалось бы, вот он - выход для лечения моногенных заболеваний (это когда патология вызвана поломкой в одном гене - Ред). Возьмите пациентов с муковисцидозом, люди с трудом доживают до 30 лет. И представьте ситуацию, когда у родителей есть заболевание и они хотят, чтобы у ребенка его не было. Давайте отредактируем геном, заменим пару нуклеотидов - вроде бы пара пустяков! Но оказалось, что при точечном редактировании генома выживают только 4 процента эмбрионов. А что такое 4 процента, когда речь идет об эмбрионах человека? Вот почему такие эксперименты запрещены, и были случаи, когда ученые, занимавшиеся редактированием генома человека на свой страх и риск, отправлялись в тюрьму.
- Читал, что в ИМБП проводили эксперименты с женскими половыми клетками - создавали для них условия искусственной невесомости. Помогло ли это понять - смогут ли люди рождаться за пределами наше планеты?
- Скорее, это помогло понять насколько мы далеки от подобных экспериментов в невесомости с участием человека. Мы брали ооциты мышей (незрелые женские половые клетки, закладываются в организме с рождения - Ред) помещали их в дейвайс, который вращаясь создает условия, аналогичные невесомости. В результате мы видели изменения структурных белков, которые отвечают за правильное деление генетического материала по дочерним клеткам. Нарушение этого процесса приводит к тому что хромосомный набор в этих клетках будет неправильным, а эмбрион - нежизнеспособным. Есть проблемы и с активацией клеток при оплодотворении. Когда сперматазоид попадает в ооцит, должны запускаться определенные химические процессы, чтобы началось дальнейшее развитие - а тут возникают изменения. И таких нюансов очень много. Ряд проблем мы знаем как решить, на некоторые вопросы у нас пока нет ответов.
ЗА СКОЛЬКО ПОКОЛЕНИЙ НА МАРСЕ КОСМОНАВТЫ СТАНУТ НОВЫМ ВИДОМ ЛЮДЕЙ?
- А память о полете в невесомости - она остается в генетическом коде?
- У нас был эксперимент с мухами-дрозофилами, которые летали на борту спутника «Фотон-М», а потом дали потомство. И вот когда в космос полетело следующее поколение этой линии дрозофил, оказалось, что они размножались в невесомости лучше, чем контрольная группа на Земле. Это было совершенно удивительно, потому что вся парадигма генетики, начиная с Менделя, заключается в том, что генетический материал при передаче из поколения в поколение должен оставаться таким, каким был когда-то. А мы уже в третьем поколении дрозофил видели, что гены у них экспрессируются по-другому. Это настолько невероятно, что мы в прошлом году повторили этот эксперимент: в апреле у нас появились мухи на МКС, потом они вернулись на Землю дали несколько поколений, а затем представители этой космической династии отправились в космос на биоспутнике “Бион-М” №2. И мы сейчас смотрим, что у них изменилось в генах, какие мутации произошли. Потому что тут возникают вопросы, что произойдет с человеком, если он будет размножаться при другой силе тяжести.
- А разве это настолько принципиально?
- Понимаете, сила тяжести — это единственный физический фактор, который оставался постоянным на протяжении всей истории существования Земли. Менялось магнитное поле, состав атмосферы, температура, влажность и т.д. А сила тяжести не менялась и мы не знаем, какова её роль в эволюционном процессе. Если организм поместить в условия другой силы тяжести, за сколько поколений он станет другим видом?
- Кажется, мухам хватило три поколения…
- А ведь мы размножаемся, чтобы поддержать стабильность своего вида. Можно предположить, что поселение на Марсе даст нам новый вид людей. Возможно мы внешне не увидим каких-то глобальных изменений, но столкнемся с огромным количеством изменений на уровне того, как проявляют себя гены. Те кто родятся, допустим, на Марсе - смогут ли они вернуться на Землю? Смогут ли на ней жить? Какие новые адаптации у них появятся? Я, как и все люди, люблю смотреть на звезды, мечтать о путешествиях в другие миры, но мне кажется тут нужно быть очень осторожными: есть огромная разница между экспериментами с мухами и экспериментами с человеком.
ВОПРОС - РЕБРОМ!
Почему врачи рекомендуют рожать до полета в космос?
- Известно, что врачи рекомендуют женщинам-космонавтам рожать детишек до полёта. Почему? Из соображений перестраховки, или мы уже достоверно знаем, что после космического полета могут возникнуть какие-то проблемы?
- Давайте разделим вопрос на две части, - объяснила KP.RU профессор Огнева. - Первое - почему врачи рекомендуют рожать до полета? Потому что космонавты получают определённую дозу ионизирующего излучения. После полета мы оценивали число антральных фолликулов (ключевой показатель запаса яйцеклеток у женщин - Ред) очень чувствительным методом и видели, что это число снижалось.
Теперь второе - нет никаких достоверных данных, которые бы говорили о том, что после космических полётов невозможно родить здорового ребенка. Если мы возьмем СССР и Россию, то в двух случаях женщины-космонавты становились мамами после коротких полетов, в двух случаях - перед длинными. В истории американской космонавтики выборка женщин несколько больше. Большинство из них не рожало до космического полета. Об их репродуктивных планах после возвращения на Землю мы, естественно, мало что знаем, но процент успешных беременностей был достаточно высоким.
- Что это значит?
- Это тема достаточно закрытая. Когда женщины-космонавты планируют беременность они, как правило, находятся в позднем репродуктивном возрасте - многим уже за 40 лет. Но процент успешных беременностей не отличается от показателей в среднем по популяции в этом возрасте.
НЕВЕРОЯТНО, НО ФАКТ!
На Земле невесомость помогает забеременеть
Радиация, безусловно, действует негативно на репродуктивную функцию. Однако, если взять другой фактор космического полета - невесомость, то она в некоторых случаях наоборот может стимулировать беременность.
- У нас в Институте медико-биологических проблем было исследование на эту тему, - говорит Ирина Огнева. - Для моделирования условий невесомости мы использовали метод сухой иммерсии.
Как это делается? Берется ванна с водой на поверхность кладется большое полотно специальной водонепроницаемой эластичной ткани. Человек погружается в эту среду и находится в безопорном подвешенном состоянии. Эксперименты показали, что такие погружения стимулируют созревания яйцеклетки, ученые даже получили патент на эту технологию.
Поэтому компоненты космического полета оказывают на беременность разнонаправленное, а не только негативное воздействие.
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ
Ядерные двигатели и сверхтяжелые ракеты: каким будет начало новой космической эры
В погоню за Кровавой Луной: как проходил первый астрономический авиарейс за полным лунным затмением
Первыми по маршруту российской орбитальной станции полетят мыши
Комсомолка на MAXималках - читайте наши новости раньше других в канале @truekpru