Господство в космосе: Борьба за мировое лидерство за пределами Земли - Эмилио Коцци

Для молекул человеческого тела эти ионизирующие частицы – как пушечные ядра. Они способны повреждать ДНК, и последствия таких повреждений предсказать крайне сложно. По данным NASA, во время длительной экспедиции космонавты получают дозы радиации, превышающие земные в 100 раз. Чтобы было понятнее: это как сделать от 160 до 6000 рентгеновских снимков[110]. А вот данные ЕКА еще тревожнее: космонавт, летящий к Марсу, покинув защиту радиационного пояса Земли, всего за несколько дней получит годовую дозу земной радиации. Звучит не слишком обнадеживающе.

Уже не близнецы? Как космос меняет нашу ДНК

В 2015–2016 гг. Скотт Джозеф Келли оказался в центре внимания научного сообщества. Вместе с российским космонавтом Михаилом Корниенко он провел на орбите почти целый год – 340 дней, с 27 марта 2015 г. до начала марта следующего года. Но случай Келли оказался особенным: у него есть брат-близнец Марк, тоже астронавт NASA. Поскольку братья обладают идентичным набором генов, для американского космического агентства это стало уникальной возможностью изучить влияние длительного пребывания в космосе на человеческий организм.

Исследования, проведенные на всех этапах – до, во время и после полета, – показали удивительную способность человеческого организма приспосабливаться к новым условиям. Около 10 научно-медицинских групп отслеживали малейшие изменения в организме Скотта Келли: от двигательных функций до микрофлоры кишечника и генетических мутаций. После возвращения на Землю многие параметры восстановились: нормализовался вес, пришла в равновесие кишечная микрофлора. Однако некоторые проблемы, например воспаления и нарушения иммунного ответа, проявились уже после приземления. А целый ряд изменений – в работе генов, длине теломер[111], структуре ДНК, толщине сонной артерии, зрении и некоторых когнитивных функциях – сохранился надолго[112].

В 2018 г. СМИ всколыхнула сенсация: якобы ДНК астронавта изменилась настолько, что братья Келли больше не являются однояйцевыми близнецами. Скотт отреагировал шуткой в Twitter: «Что? Моя ДНК изменилась на 7%! Кто бы мог подумать? Только что прочитал об этом в статье. Пожалуй, это даже хорошо! Теперь не придется называть @ShuttlecdrKelly моим однояйцевым братом-близнецом». NASA пришлось выступить с разъяснением: «Марк и Скотт Келли по-прежнему однояйцевые близнецы. ДНК Скотта не претерпела радикальных изменений. Исследователи наблюдали лишь изменения в экспрессии генов – то есть в том, как организм реагирует на внешние условия. Подобные изменения происходят с любым человеком в стрессовых ситуациях, будь то восхождение на гору или глубоководное погружение»[113].

Но главная загадка все еще не разгадана – как именно космос влияет на нашу ДНК? Никто не может предсказать, какие изменения проявятся в будущем и когда это случится. Как часто бывает в медицине, однозначных ответов на наши вопросы просто нет. Кое-что наука уже выяснила: повреждения ДНК нередко приводят к смертельным последствиям, прежде всего к развитию опухолей. Большая доза радиации, полученная за короткое время, смертельна. Но и меньшие дозы, накопленные за долгий срок, могут вызвать серьезные проблемы.

За 60 лет космической эры защитный покров атмосферы покинули более 500 человек. Около 200 из них участвовали в длительных экспедициях на МКС. Врачи внимательно следили за состоянием каждого, но лишь единицы провели в космосе больше полугода. Этих данных слишком мало, да и получены они совсем недавно – поэтому мы не можем делать надежные прогнозы о том, что ждет этих людей в ближайшие десятилетия.

Сейчас со Скоттом Келли все в порядке. Хотя вскоре после своего рекордного полета он ушел из NASA, врачи и ученые продолжают следить за его здоровьем и изучать изменения в организме. Эти данные бесценны: они помогут подготовиться к лунным и межпланетным экспедициям, где космонавтов ждет куда больше опасностей, чем на родной околоземной орбите.

И здесь главный вопрос – сколько радиации может поглотить человеческий организм без необратимых последствий и как защитить космонавтов от излучения? На МКС уровень радиации высок, но не настолько. Все изменится, когда мы покинем магнитный щит нашей колыбели и отправимся в далекий космос.

Эксперименты на лабораторных животных привели ученых к тревожному выводу: долгий полет в далеком космосе, например путешествие к Марсу, может серьезно повлиять на психику космонавтов. Исследования показали: космическая радиация повреждает нейронные связи[114], что приводит к нарушениям характера, настроения[115] и мышления[116] – то есть всего, что определяет наше восприятие реальности. В условиях длительной изоляции и замкнутого пространства космического корабля или станции эти изменения могут иметь катастрофические последствия.

Уникальные эксперименты

Келли, Корниенко и многие другие стали живыми лабораториями для науки. Хотя, если задуматься, каждый космонавт – уже участник грандиозного эксперимента. Только представьте: человек забирается в ракету с двигателями мощностью 40 млн л. с., взмывает на высоту 400 км, разгоняется до умопомрачительных 28 000 км/ч – и месяцами живет в герметичной капсуле, парящей в бескрайней пустоте космоса.

Значительную часть времени на МКС космонавты посвящают исследованию самих себя: сдают кровь на анализ, проходят тесты на работу мозга. Каждый такой эксперимент – еще один шаг к пониманию того, как ведет себя человеческий организм в условиях, радикально отличающихся от тех, в которых наш вид существовал с момента его появления на планете.

Чем глубже мы погружаемся в эти исследования, тем яснее понимаем: наше тело – результат миллионов лет эволюции в условиях земной гравитации под защитой магнитного поля планеты. Стоит этим условиям измениться – как происходит при пониженной гравитации на Луне или Марсе, – и все правила игры переписываются заново.

Радикально новые условия, которые открывает перед нами космос, лишний раз подчеркивают уникальность и научную ценность МКС. Это единственное место, где мы можем взглянуть на привычные вещи под совершенно новым углом. Здесь мы испытываем возможности человеческого организма, выявляем его слабые места и ищем способы их компенсировать. Здесь мы наблюдаем, как ведут себя материя, молекулы, клетки и белки, освободившись от власти гравитации. Последствия и практическое применение этих исследований поистине безграничны – мы только в начале пути. Именно на МКС особенно очевидно, как тесно переплетаются и дополняют друг друга космическая и земная наука. И это лучший ответ тем скептикам, которые сомневаются в пользе изучения космоса.

«Космос – это машина времени для нашего организма, – объясняла в интервью Scientific American американский астронавт и врач Серена Ауньон-Чанселлор. – Мы можем наблюдать изменения на молекулярном уровне, следить, как меняются клетки на орбите. Процессы, которые на Земле длятся годами, например развитие остеопороза, там ускоряются в разы. Для ученых это бесценный исследовательский полигон»[117].

Во время пребывания на орбите Ауньон-Чанселлор выращивала клетки эндотелия – те, что выстилают внутренние стенки кровеносных и лимфатических сосудов, а также сердца. Цель эксперимента – понять, как они развиваются в невесомости. В отсутствие привычной гравитации клетки ведут себя совершенно иначе, позволяя изучать работу