Как космос разлучил близнецов

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Каждый догадывается, что эксперименты в космосе — удовольствие очень дорогое. Их стоимость в прямом смысле космическая. В 2020 году затраты на один эксперимент на МКС с учетом отправки материалов на станцию и обратно составляли примерно 7,5 млн долларов. Из-за такой высокой стоимости у исследователей чаще всего есть лишь одна попытка получить результат. И это, строго говоря, не очень хорошо с точки зрения научного метода. По-хорошему, надо, чтобы результаты воспроизводились в серии экспериментов. Провести обобщение на одном примере крайне затруднительно.

И тем не менее и мы, и другие страны, чьи экипажи прилетают на МКС, идем на такие расходы. Потому что космос предоставляет уникальные условия для проведения экспериментов — ничтожная гравитация и жесткая космическая радиация. Создать такие условия в земной лаборатории едва ли возможно. Значит, эксперименты надо перенести в космос, который и сам по себе представляет огромный интерес для ученых.

Не только потому, что он колыбель жизни и родитель нашей Земли. Чтобы планировать дальние космические полеты, долгие экспедиции астронавтов к далеким мирам и колонизацию других планет, очень важно знать, как в таких необычных и жестких условиях ведут себя живые системы и неживые, впрочем, тоже, как протекают процессы. Эксперименты на МКС позволяют получить ответы на эти и многие другие вопросы, фундаментальные и прикладные, и приближают экспедицию на Марс, в которой астронавты будут максимально защищены.

Собственно, главным объектом исследования на МКС становится сам человек, оказавшийся в агрессивной среде. Мы знаем уже многое о том, как космическое излучение и отсутствие гравитации влияют на здоровье космонавтов. Астронавты, находящиеся на МКС полгода и периодически выходящие в открытый космос, получают такую дозу облучения, как если бы они сделали примерно одну тысячу рентгенограмм грудной клетки за это время.

Ученые предполагали, что облучение ослабляет иммунитет космонавтов. Но это была гипотеза, которую предстояло доказать.

Однако человек — плохой объект для исследования. Все мы разные, все мы уникальные, у каждого свой неповторимый геном. Поэтому контроля нет. И как сопоставлять результаты, полученные для разных людей?

К счастью, природа позаботилась и об этом, предоставив ученым возможность работать с близнецами, у которых набор генов одинаковый. Есть такой научный анекдот, один из моих любимых: «У биолога родились два сына-близнеца. Одного он крестил, а второго оставил для контроля».

Вот такой эксперимент с близнецами провело НАСА. В нем участвовали 50-летние близнецы Скотт и Марк Келли. Генетически они были идентичными, внешне их невозможно было различить, да и физическое состояние у них было одинаковое. Сам Бог велел посмотреть на их примере, как долгое пребывание в космосе сказывается на организме человека.

Скотт Келли прожил на МКС почти год, 340 дней. Всё это время его брат Марк находился на Земле. За обоими присматривали, регулярно брали пробы на анализ. А когда Скотт Келли вернулся на Землю, за него взялись с пристрастием — исследовали организм, что называется, до последнего гена.

И что же показал эксперимент? У астронавта Скотта по сравнению с братом Марком, оставшимся на Земле, ухудшилось зрение, он похудел, и частота мутаций в его ДНК заметно увеличилась. Зрение падает почти у каждого второго астронавта, и это вполне объяснимо. Из-за невесомости отток жидкости из мозга уменьшается, внутричерепное давление увеличивается и может вызвать отек зрительного нерва и кровеносных сосудов, а еще деформировать глазные яблоки. Такое объяснение дают ученые. Нарушенное зрение у астронавтов, как правило, восстанавливается в течение недель или месяцев.

С мутациями в генах несколько иначе. Через полгода после окончания эксперимента у Скотта наблюдалось нарушение работы 811 генов, большинство из которых были связаны с работой иммунитета. Так что гипотеза о влиянии космического излучения на иммунитет доказана. После возвращения на Землю большинство генов постепенно восстановили свою работу. Однако около 7% всех измененных генов Скотта так и не вернулись к прежней жизни, то есть не нормализовали свою работу.

Теперь мы знаем, с какими генетическими мутациями могут столкнуться участники космических экспедиций и марсианских колоний. Это знание ученые уже начали использовать, совершенствуя систему подготовки космонавтов к полету и разрабатывая мероприятия, которые могут максимально нивелировать опасное воздействие космоса на организм.