Архив журнала

«Бионов ковчег»

Относительное затишье, наступившее в Институте медико-биологических проблем РАН после завершения проекта «Марс-500», было нарушено сообщением о запуске специализированного российского биологического спутника. Это особенно отрадно, потому что последний такой аппарат, «Бион-11», выводился на орбиту почти 17 лет назад — в 1996 году…

ПРОГРАММ ВЫПОЛНЕНА

На этот раз в ЦСКБ «Прогресс» создали «Бион-М» нового поколения, принципиально отличающийся от своих предшественников системой электропитания с солнечными батареями, модернизированной конструкцией агрегатно-приборного отсека с ЖРД многоразового использования, новой системой обеспечения жизнедеятельности (СОЖ) с запасами кислорода в баллонах высокого давления и т.д.
Научную программу с учетом приоритетов российской науки, как всегда, готовили специалисты ИМБП. В проекте принимали участие десятки НИИ, КБ, предприятий, университетов и академий, в том числе зарубежных. Программа включала исследования по гравитационной физиологии животных и влиянию факторов космического полета и открытого космоса на микроорганизмы и растения, биотехнологии, радиобиологии и радиационной безопасности пилотируемых полетов.
На борту первого аппарата серии «Бион-М» находились 45 мышей, восемь песчанок, 15 гекконов, улитки, ракообразные, рыбы и различные микроорганизмы. Некоторые образцы, а также шесть малых спутников, в том числе самарский студенческий аппарат «Аист», размещались на внешней поверхности. Ученые ждали возвращения космического аппарата с большим нетерпением. Но оказалось, что из-за отказа аппаратуры часть мышей погибла. Расследованием причин сейчас занимается специальная комиссия.
Тем не менее, по мнению ученых, программа «Биона-М» № 1 полностью выполнена, так как потери не превысили прогноз. К тому же имеются данные, полученные до отказа аппаратуры.

ПЕРВЫЕ ВЫВОДЫ

Осмотрев контейнеры, специалисты провели экспресс-тесты с мышами. По словам старшего научного сотрудника ИМБП Александра Андреева-Андриевского, «разные системы организма по-разному адаптируются к земным условиям. Чтобы оценить, как работают вестибулярные системы животных, мы сразу после приземления аппарата провели экспресс-тест. Как известно, кошки при падении с высоты падают на лапы. То же самое свойственно мышам. Эксперимент показал, что животные не переворачивались в воздухе, т.е. они еще не адаптировались. Но уже через сутки эта способность ко многим вернулась».
После этого контейнеры отправили в Москву. И уже через 11 часов они оказались в руках специалистов. Великолепная организация проекта, поисковых и эвакуационных работ вызвала восхищение зарубежных парт­неров.
— Я в восторге от состояния животных и от той скорости, с которой их доставили в Москву, — сказал представитель космического центра NASA им. Эймса Ричард Бойл. — Это экстраординарное событие с точки зрения дальнейшего изучения результатов полета.
Команда американских специалистов провела большой комплекс самых разных научных исследований — функциональных, биохимических, в области клеточной биологии. Одни изучали функции слюнных желез, другие — артерии, обеспечивавшие кровью головной мозг и другие органы. Третьи — крупные сочленения мышц и сухожилий, которые несут очень большую нагрузку (коленные, плечевые и локтевые суставы), а также межпозвоночные диски и хрящевую ткань в некоторых суставах.
Научный руководитель проекта, заместитель директора ИМБП по науке Владимир Сычёв рассказал, ради чего это делается:
— Хотя сегодня полеты стали обычными, человеку непросто находиться в невесомости. Эксперименты на животных позволили раскрыть механизмы воздействия гравитации на организм человека и разработать средства профилактики. Сейчас мы ставим более трудную задачу — понять, что произойдет, когда люди будут летать еще дольше и при полном отсутствии магнитного поля. Негативные изменения могут проявиться не сразу, а в конце жизни. Изучение молекулярных и клеточных механизмов позволяет увидеть это.

ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕННОЙ ЭКСПРЕССИИ
 

Несколько слов о животных, которых выбрали для космического эксперимента. Монгольские песчанки привлекли ученых своей неприхотливостью и маленьким весом (40–50 граммов), что позволило снизить массу экспериментальной установки «Контур-БМ». А вот мыши оказались совсем не простыми — они генетически чисты (линия С57black/6) и выведены специально для молекулярно-генетических исследований, при этом у каждой черной мышки есть собственный генетический паспорт. На такой уровень исследований ученые вышли впервые.
Главный научный сотрудник ИМБП, заместитель руководителя научного проекта «Бион-М» Евгений Ильин:
— До этого мы никогда не запускали в космос мышей, в основном использовали крыс и обезьян. Теперь абсолютно все их ткани и органы будут исследованы вдоль и поперек. Нас очень интересуют генетические изменения под влиянием невесомости. Мы считаем, что их быть не должно. Но меняется экспрессия, активность генов, регулирующих различные функции в организме. Геном этих мышей на 99 % аналогичен геному человека, что позволяет проводить очень важные эксперименты не на людях, а на лабораторных животных.
Заведующий лабораторией гравитационной физиологии профессор Борис Шенкман пояснил:
— Речь идет о действительно новых задачах. Сейчас изучение молекулярных механизмов изменений тканей, органов и клеток млекопитающих и, естественно, человека, уже невозможно без исследований генной экспрессии. Но далеко не все животные изучены так хорошо, как человек. А вот у мышей известна полная последовательность ДНК и соответствующих копий РНК. Поэтому мы взяли этих линейных мышей, которые генетически почти идентичны.
Большая часть программы (почти 70 экспериментов) относится к генной молекулярной биологии, молекулярной физиологии и клеточной биологии. При этом используются самые разные современные методы. Уже известно, что изменения ДНК в полете минимальны. А вот их работа может меняться. Мы проводили исследования спинного мозга, ряда структур головного мозга, изменений экспрессии генов в мышцах, печени и других органах. Надеюсь, мы сможем получить полную картину экспрессии генов, регуляции метаболизма, строения и работы тканей, органов, клеток и важных систем животных. Все это важно и для человека.
Еще одним удобным и неприхотливым объектом для изучения являются гекконы, которые также находились на борту «Биона-М» № 1. Эти ящерицы помогут проверить гипотезу о том, что неблагоприятное воздействие невесомости связано не столько с отсутствием тяжести, сколько с так называемой «опорной разгрузкой» — отсутствием воздействия на нервные рецепторы стоп. На пальцах гекконов находятся микроскопические волоски, которые позволяют этим ящерицам буквально «приклеиваться» к любой, даже очень гладкой поверхности. Кадры видеосъемки подтвердили, что гекконы провели большую часть времени, прикрепившись к стенке. То есть у гекконов в отличие от человека опорная нагрузка сохраняется. Это позволит специалистам проверить гипотезу о роли опорных разгрузок конечностей в развитии неблагоприятных изменений.

мечта ученых
«Бион-М» № 1 летал на высоте пилотируемых КА — 575 км. Ученые мечтают следующий спутник этой серии «загнать» на 10 тыс. км, где условия жестче по радиации и другим параметрам. Но он обязательно должен возвратиться на Землю, потому что все серьезные научные исследования начинаются здесь. Вначале в дальний космос отправятся простейшие организмы и одноклеточные типа инфузорий, дафний и т.д. Затем очередь дойдет до линейных мышей.
Если Роскосмос примет решение о создании такого КА, аппаратуры, программы, на это уйдет 3–5 лет. 
 

Фото Олега Волошина (ИМБП РАН)