Эта рубрика, продолжая начатую в прошлом году тематику, перекидывает мостик от научных встреч, связанных с современным обсуждением проблем космической безопасности, ко времени зарождения самого этого научного направления. Тем более, что в нынешнем январе отмечается юбилей выдающегося ученого, стоявшего у истоков космической биологии. Естественным развитием темы оказывается и дискуссионная идея космического анабиоза.

Однако и участники событий полувековой давности, предшествовавших полетам человека в космос, воплощали в реальность то, что долгое время считалось фантастикой, несбыточной мечтой, а сегодня их деятельность называлась бы ни чем иным, как инноватикой.

 

Для полета на Марс нужен... ускоритель

Летом прошлого года в Москве и Санкт-Петербурге проходил 4-й Международный симпозиум по радиационным исследованиям в космосе и 17-й семинар исследователей радиационной безопасности в космосе НАСА.

Тематика симпозиума включала современные проблемы классической и космической радиобиологии, физики защиты от космического излучения и дозиметрии. Особое внимание среди обсуждавшихся проблем уделялось программам освоения Луны и полета пилотируемого корабля к Марсу, возможности использования полученных результатов в прикладной медицине, биологии и радиационной безопасности.

Этот радиобиологический форум проводится раз в два года, семинар НАСА традиционно проходит одновременно с ним. Специалисты Лаборатории радиационной биологии (ЛРБ) Объединенного института ядерных исследований постоянно участвуют в этом симпозиуме и являются его соорганизаторами, а в предыдущий раз они проводили этот симпозиум в Дубне.

О проблемах, обсуждавшихся на нынешней встрече радиобиологов, рассказал заместитель директора ЛРБ Геннадий Тимошенко:

«На симпозиуме собралось более 100 участников, в том числе около 30 из НАСА и Европейского космического агентства — ведущие специалисты по радиационной безопасности и космической радиобиологии, форум получился очень представительный. Много докладов было посвящено задаче нормирования радиационного воздействия при длительных полетах вне магнитосферы Земли, проблемам радиационной генетики, воздействия на человека галактического и вторичного излучения, радиационной защите кораблей. Большой интерес вызвала тема длительного пребывания экипажа в космосе, — будь то долговременная экспедиция на околоземной орбите, обсуждаемая тема полета на Марс или активизация планов освоения Луны. Марсианская экспедиция для космонавтов означает, в первую очередь, радиационное воздействие в течение 2-3-х лет, но нельзя забывать и о сочетании всех неблагоприятных факторов и их комбинированном воздействии. Так что, вопрос о том, сможет ли человек выдержать этот полет, до сих пор остается открытым, притом, что техническая сторона проекта, хоть и на пределе нынешних возможностей человечества, но вполне решаема.

Галактическое космическое излучение составляют протоны широкого спектра энергии и ядра, идущие из глубины космоса. Звезды, гораздо более мощные, чем наше Солнце, взрывы, другие процессы — в них рождаются ядра с очень высокими энергиями. Несмотря на то, что таких ядер мало в общем потоке излучения, за счет их высокой биологической эффективности суммарная дозовая нагрузка на человека от них составляет 40-60 и более процентов. Если протон — хорошо изученная и наиболее доступная частица в ускорительной ядерной физике, то ускорители тяжелых ядер высоких энергий появились только в последние 10-15 лет. Так что тема пилотируемой экспедиции на Марс и связанные с ней задачи оставалась, наверное, на этом симпозиуме, как и на предыдущем, самой обсуждаемой.

Исследования по этой проблеме ведутся очень интенсивно, но нельзя сказать, что широким фронтом, поскольку к услугам радиобиологов очень небольшое число ускорителей на такие энергии — в Брукхейвене, Дармштадте, в Японии и наш дубненский нуклотрон. Кстати, дирекция ОИЯИ поставила задачу ускорить работы по доведению нуклотрона до проектных параметров — увеличению энергии и «утяжелению» спектра ускоренных ядер. Нуклотрон — привлекательная машина, а в России и странах-участницах единственная в своем классе. В рамках европейской долгосрочной программы космических исследований «Аврора» сформировано радиобиологическое направление. В нем был объявлен тендер на ускоритель с определенными параметрами для выполнения исследований в рамках европейской программы. Нуклотрон участвует в этом тендере».

Чуть позже в ОИЯИ побывала группа специалистов из НАСА и Института медико-биологических проблем (ИМБП) (Москва). Они познакомились с исследованиями, проводимыми в ЛРБ и дубненской лаборатории ИМБП, с возможностями, которые предоставляет для радиобиологических исследований ускорительная база ОИЯИ, побывали на нуклотроне.

Цель визита в ОИЯИ раскрыл заместитель директора ИМБП по науке Евгений Ильин:

«Космическая радиация — один из важных факторов, воздействующих на организм человека во время космического полета, особенно в период солнечных вспышек. Служба радиационной безопасности ведет наблюдение, и во время угрозы вспышек космонавтам рекомендуют укрыться в специальном убежище. Особенную же значимость фактор космической радиации приобретает в связи с предстоящими в обозримом будущем полетами за пределами радиационных поясов Земли: в США сейчас говорят о полете на Луну в 2017 году, а к 2030 году планируется пилотируемый полет на Марс. Поэтому сейчас у ученых возродился интерес к проблеме космической радиации. Естественно, биологов и медиков интересует не только само воздействие радиации, но и как невесомость может модифицировать реакцию организма на радиацию.

Специалисты Эймсовского исследовательского центра НАСА и мы посетили ОИЯИ для того, чтобы изучить возможность использования условий, технических средств и разработок Дубны для исследования комбинированного эффекта радиации и невесомости. Российское космическое агентство, ИМБП и НАСА сотрудничают уже давно. Сейчас готовится ряд экспериментов, провести которые планируется во время полета беспилотного корабля «Фотон-М3». Один из этих экспериментов пройдет под флагом совместного исследования радиации и невесомости. Окончательное решение еще не принято. Нужно еще раз все проанализировать, учесть специфику подготовки этого эксперимента, в которой есть определенные трудности: биологический объект должен быть доставлен на космический аппарат за четверо суток до старта, для этого его еще надо привезти на Байконур, но облучить заранее нельзя, по крайней мере, больше чем за 7 суток до полета. Но в этом вопросе имеются разные подходы, есть возможность и послеполетного облучения, мы их рассматриваем».

В Лаборатории высоких энергий ОИЯИ гостей принимал ее директор Александр Малахов:

«Мы показали американским и российским радиобиологам нуклотрон и синхрофазотрон, предполагаемое место облучения их объектов на нуклотроне. Параметры этой установки их устраивают, мало того, они предполагали облучать свои объекты только протонами, но набор ядер, который у нас есть, особенно группа железа, присутствующая в космическом излучении, их очень заинтересовал.

Сейчас многие ускорители на небольшие энергии закрыты, а поскольку в космическом излучении присутствуют именно такие энергии, то радиобиологи испытывают дефицит необходимых им пучков. Недавно закрылся подобный ускоритель в Беркли, еще работает небольшой ускоритель в Брукхейвене, но когда там построили коллайдер RHIC, то этот ускоритель стали использовать в ином режиме, и биологам получить время для работы на нем стало совсем сложно. А у нас уже было сотрудничество с НАСА лет 15-20 назад еще на синхрофазотроне».

А вот что сказал менеджер проекта «Фотон-М3» Майкл Скидмор (НАСА, США):

«Прежде всего, я бы хотел выразить искреннюю благодарность за теплый, радушный прием, оказанный нам в ОИЯИ. Установки, которые мы увидели, и те имеющиеся здесь возможности для наших научных исследований произвели на нас колоссальное впечатление. Сейчас мы находимся на предварительной стадии изучения возможного совместного проекта, обсуждаем, как организовать нашу работу. Наше общее впечатление — если мы начнем работать с Объединенным институтом, то это сотрудничество будет очень плодотворным».

Остается добавить, что биологическими объектами выбраны тритоны — за свою способность к регенерации, а полет аппарата запланирован на сентябрь нынешнего года. Успеют ли американские тритоны совершить путешествие в Россию и Казахстан до полета в космос, — покажет ближайшее время.

За комментариями к состоявшимся встречам мы обратились к директору Лаборатории радиационной биологии ОИЯИ Евгению Красавину:

«Радиобиологические исследования в ОИЯИ были начаты более 40 лет назад. Ими занимались специалисты из разных, главным образом, московских институтов. В 1963 году по инициативе и при постоянной поддержке главного ученого секретаря АН СССР академика Н. М. Сисакяна, который стал в нашей стране основоположником космической биологии и медицины, в том числе и исследований по космической радиобиологии, в Москве был образован Институт медико-биологических проблем. И сразу же специалисты вновь образованного института начали проводить исследования на ускорителях ОИЯИ. Они занимались изучением биологической эффективности протонов высоких энергий на первом ускорителе Объединенного института — синхроциклотроне, обладающим таким энергетическим диапазоном, а позже — на ускорителе тяжелых ионов низких энергий в Лаборатории ядерных реакций при активной поддержке и внимании к этим работам директора лаборатории академика Г. Н. Флерова, а затем — академика Ю. Ц. Оганесяна.

Такие работы проводились с целью изучения особенности действия плотных ионизирующих излучений на разные типы живых клеток, микроорганизмы (дрожжевые и бактериальные клетки), ткани экспериментальных животных (роговица, кожа). Были получены интересные результаты. После создания в 1978 году сектора биологических исследований в ОИЯИ сотрудничество с ИМБП продолжалось уже на новом уровне. Часть специалистов этого института перешла работать в новообразованный сектор Объединенного института. Поэтому традиционные связи, органичность и преемственность контактов между специалистами ИМБП и ОИЯИ продолжали развиваться. И тематика исследований, связанных с решением задач космической радиобиологии всегда присутствовала в тех направлениях работ, которые выполнялись специалистами-радиобиологами ОИЯИ.

Сегодня, в связи с постановкой человечеством амбициозных программ освоения Луны и экспедиции на Марс, тема объединения усилий в исследованиях, связанных с космической радиобиологией, приобрела особую актуальность. Потому, что реализация таких длительных полетов, в первую очередь, связана с решением проблемы преодоления радиационного барьера галактического космического излучения. Невесомость сегодня не является препятствием — вопросы деминерализации костной ткани и другие, связанные с воздействием невесомости на человеческий организм, успешно решены. А полностью защититься от галактического излучения при полете вне магнитосферы Земли нельзя. За год такого полета на один квадратный сантиметр тела космонавта попадает до десяти миллионов тяжелых заряженных частиц группы углерода и железа. Биологическая активность ядер железа очень высока. В результате их воздействия с большой вероятностью возникают раковые заболевания, образуются мутации, они действуют и на хрусталик и сетчатку глаза, с возникновением катаракты или поражением центральной нервной системы.

Изучать в космосе последствия такого воздействия невозможно, их можно только моделировать на ускорителях заряженных частиц, каким является, например, нуклотрон ОИЯИ. В задачах моделирования на ускорителях нового поколения на первый план выходит исследование молекулярных механизмов, чтобы сделать оценку повреждений генетического аппарата, понять, какой ущерб наносится ДНК, поскольку повреждения от галактического излучения качественно и количественно отличаются от электромагнитных воздействий. Надо точно знать, какие мутации возникают и насколько они опасны, оценить вероятность возникновения раковых заболеваний и риск возникновения катаракты, опасность повреждения структур мозга, центральной нервной системы, — и здесь могут быть серьезные последствия, вызывающие нарушение базовых психических функций.

Решение всех подобных вопросов — это фундаментальные исследования на ускорителях. Тяжелые заряженные частицы — уникальный инструмент, позволяющий изучать организацию живых систем. Радиобиология тяжелых заряженных частиц — новая, отличная от классической радиобиологии, имеющей дело с электромагнитным излучением. Сейчас разрабатываются эффективные методы анализа и можно ожидать решения не только вопросов прикладного характера — таких, как полет на Марс, — но и решения фундаментальных проблем, которыми занимается радиобиология, радиационная генетика, как часть Life science — наук о Жизни».

Материал подготовила Ольга Тарантина

 

Первопроходец

Межпланетные перелеты и ускорители частиц — уже не экзотическое, а скорее символическое сочетание. Исследования, о которых говорилось в предыдущей статье, — часть обширной программы использования физических методов и установок в биологии и медицине, развернутой в подмосковной Дубне. Во многом это — реализуемое на наших глазах предсказание о кардинальных изменениях в науках о жизни при решительном вхождении в них физики и математики.

Такими мыслями о будущем делился со своим сыном еще в шестидесятые годы крупный биохимик академик Норайр Мартиросович Сисакян, о котором вспоминают всякий раз, как только заходит речь о становлении в нашей стране космической биологии и медицины.

Теперь члену-корреспонденту РАН Алексею Норайровичу Сисакяну, ныне возглавляющему международный физический центр — ОИЯИ, суждено воплощать эти предсказания в жизнь. Эстафетная палочка, передаваемая от поколения к поколению и не раз упомянутая им на страницах журнала («З-С» №3/2005 и №3/2006), сейчас — в его руках.

Однако и в наших публикациях порой неожиданно возникают своеобразные эстафеты. Впервые рассказ о Н.М. Сисакяне, столетний юбилей которого, отдавая дань заслугам основоположника нового научно-практического направления, призвало отметить ЮНЕСКО, был напечатан в октябре 1938 года именно в «Знание — сила». Вряд ли тогда герой очерка — совсем еще молодой ученый — мог предвидеть, какие бурные события ожидают избранное им поприще и какую роль предстоит ему сыграть в грядущих переменах.Сегодня же, по прошествии нескольких десятилетий, весомость его научного и человеческого вклада позволят нам оценить его современники,соратники и ученики.

«Н.М. Сисакян исключительно много сделал для становления и развития в нашей стране космической биологии и медицины. Под его руководством была разработана обширная программа биологических исследований на возвращаемых космических кораблях-спутниках. Как академик- секретарь Отделения биологических наук АН СССР, а затем и главный ученый секретарь Президиума АН СССР Н.М. Сисакян смог привлечь к этой работе ведущих специалистов из различных областей биологии. Под его руководством и при его непосредственном участии была разработана и осуществлена программа подготовки к полету в космос человека. Это — отбор кандидатов, разработка систем жизнеобеспечения и безопасности, медицинского контроля космонавтов, их возвращения на Землю и поиска, последующего изучения состояния здоровья.

Академик Н.М. Сисакян сформулировал фундаментальные общебиологические задачи, которые могут решаться благодаря космическим исследованиям.

Я вспоминаю, как один из моих друзей — тренер и воспитатель группы космонавтов Марк Лазаревич Галлай — рассказывал мне более 30 лет назад, какую важную роль играл Норайр Мартиросович в биологическом аспекте обеспечения работы спутников с животными и затем с космонавтами на борту.

Как один из руководителей ЮНЕСКО Н.М. Сисакян был среди инициаторов международных симпозиумов «Человек в космосе».

Благодаря его усилиям и энергии еще в самом начале 1960-х годов удалось заложить основы договоренности по подготовке фундаментального советско-американского труда «Основы космической биологии и медицины», завершенного через девять лет после его внезапной смерти. Н.М. Сисакян был избран действительным членом и вице-президентом Международной академии астронавтики, председателем Комитета по биоастронавтике Международной астронавтической федерации. В 1964 году его единодушно избрали президентом XIII сессии Генеральной конференции ЮНЕСКО на период 1964-1966 годов. Он был активным участником Пагуошского движения ученых за мир.

Академик Н.М. Сисакян награжден орденами и медалями СССР, удостоен многих отечественных и зарубежных премий, медалей и званий. В его память установлены памятник на родине в г. Аштараке, мемориальная доска на здании Института биохимии им. А.Н. Баха — это то, что полагалось бы делать всегда. А вот то, что в его честь установлена мемориальная доска в Париже на административном здании ЮНЕСКО, — на это не многие из нас с вами могут рассчитывать. Его имя носят не только улицы и средняя школа, но и кратер на Луне».

Академик РАН Н.А. Платэ

«Он был не только талантлив как ученый, но и обладал необычайно выраженным даром организатора. Это, я думаю, определялось в значительной степени его личными человеческими качествами, прежде всего, доброжелательностью, отзывчивостью, пониманием, умением слушать собеседника... С одной стороны, он четко улавливал и откликался на то, что являлось наиболее существенным в науке на данный день, а с другой стороны, хорошо видел перспективы развития науки в целом. Сейчас бурно развиваются те новые направления: молекулярная биология, радиационная биология, космическая биология, — которые он предвидел и которые, как предполагают, станут основными в нынешнем столетии. Ему посчастливилось заложить первый камень в фундамент здания этих наук.

Н.М. Сисакян — биохимик по своему образованию, и вся его научная жизнь в основном была сосредоточена в области биохимии. Но его отличал широкий биологический кругозор. Он занимался не только фундаментальными исследованиями, но и никогда не упускал возможность использовать достижения науки в жизни людей, в человеческой практике. Таким образом, он умело применял свои обширные знания в биологии и биохимии для того, чтобы обогатить развитие практической космической медицины».

Академик РАН О.Г. Газенко

Статья известного журналиста Олега Писаржевского в № 10 «Знание — сила» за 1938 год была посвящена первым шагам в науке Н.М. Сисакяна, занимавшегося в предвоенные годы поиском засухоустойчивых сортов пшеницы

«...направленность научных интересов Норайра Мартиросовича удивительно гуманистична и плодотворна. Его работы посвящены научным проблемам, связанным с глубинными потребностями и надеждами людей — с наукой о жизни (биологией), медициной и космосом. И значимость этих знаний для человечества со временем, несомненно, будет только возрастать. Думается, что в таком выборе научных приоритетов проявились и его внутренние личностные качества: жизнелюбие, добросердечность и ответственность.

Мое глубокое убеждение — Норайр Мартиросович Сисакян был выдающимся человеком и ученым. Читая его работы и беседуя с его коллегами, я все больше утверждаюсь во мнении, что он был не только биохимиком, он был выдающимся естествоиспытателем, и как настоящий ученый, а это редкое качество, он не признавал научных границ. Он понимал, что, образно говоря, границы между химией, физикой, биологией — это границы нашего мышления и самые интересные вещи создаются как раз на стыках различных областей знаний. Такой подход под силу только наиболее выдающимся умам.

Норайр Сисакян — это человек- легенда. Он принадлежит к славной плеяде ученых, которых по праву можно назвать «ученые-школы», то есть не только лидеры, но и воспитатели молодежи. И мне кажется, что сохранение такого творческого духа вокруг лидеров школ, даже тогда, когда они ушли из жизни, — это очень важно для того, чтобы их именами привлекать в науку новых молодых людей. А ведь молодежь идет в науку «на кумиров».

Академик РАН М.П. Кирпичников

«Я, к сожалению, только аспирантом имел счастье послушать два доклада Норайра Мартиросовича. Но влияние, которое он оказал на моих учителей и в целом на нашу область знания, просто колоссально. Когда зарождается новая отрасль знания, то люди талантливые намечают сразу какие-то ориентиры, а их последователи волей-неволей идут по этим ориентирам. Так получилось и в нашем случае. Приведу пример, связанный с проблемой радиационной безопасности космических кораблей. Н.М. Сисакян не только говорил, что это важнейшая проблема, он определил, какие наиболее принципиальные моменты в физиометрии необходимо будет изучить, чтобы защитить космонавтов от пагубного влияния особенно тяжелых компонентов космического излучения. Он оказал существенное влияние на математическое моделирование процессов. То есть уже тогда им были заложены основные идеи, которые реализовывались потом. Более того, эта проблема не только сохраняет свою значимость сейчас, скажем, для экипажей орбитальных станций, но приобретает особую остроту, когда мы начинаем работать на будущее, над марсианским проектом. Ведь мы выйдем за радиационные пояса Земли, в межпланетное пространство, и эта проблема, конечно, создаст большие сложности. Его идеи и радиобиологические исследования, которые начались в конце 50-х — начале 60-х годов под его руководством, являются основополагающими».

Академик РАНА.И. Григорьев

Москва, Дом ученых, 15 апреля 1961 года. Пресс-конференция, посвященная полету первого человека в космос. Справа от Ю.А. Гагарина — президент АН СССР А.Н. Несмеянов и Н.М. Сисакян

Париж, ЮНЕСКО, 6 мая 1965 года. Н.М. Сисакян (слева) и генеральный директор ЮНЕСКО Рене Майо после лекции Н.М. Сисакяна «На путях к населенному космосу», перед просмотром фильма о выходе человека в открытый космос

«Хотелось бы напомнить о большой заслуге Норайра Мартиросовича перед нашей наукой. Когда в известные времена начался погром биологических наук, разгоняли всю генетику, усилиями Н.М. Сисакяна и А.И. Опарина удалось оградить биохимию, и нашего института (Института биохимии имени А.Н. Баха РАН) это коснулось в малой степени. Конечно, в этом вопросе требовалась определенная дипломатия, нужно, видимо, было где-то говорить нужные слова, доказывать. Но факт остается фактом: биохимическое направление в нашей стране устояло, и было защищено от каких-либо репрессий и реорганизаций. Поэтому люди науки с большим уважением относились к той роли, которую сыграл Н.М. Сисакян в этот период.

... Многие известные ученые вышли из наших стен и сохранили дух института, дух и стиль работы Сисакяна. И хотя трудно говорить об энциклопедизме в наше время, тем не менее есть такие ученые, которые занимают в мировой науке достойное место, ученые, позиции которых близки к тем, которые занимал Норайр Мартиросович.

.. .Учитель должен воспитывать достойных учеников. Прошло уже 40 лет со дня смерти Норайра Мартиросовича. В науку после Сисакяна пришло уже второе поколение ученых — молодые аспиранты, которые с энтузиазмом продолжают дело своих учителей. Если есть школа, если есть преемники, то дело Учителя передается из поколения в поколение».

Профессор В.О. Попов

Александр Волков

 

Полеты во сне, но наяву

На первый взгляд, эта научная идея кажется несбыточной.

И все же энтузиасты верят, что в будущем космонавты, ^

отправляясь в путешествие к далеким планетам, станут на много месяцев погружаться в сон. Так совершали перелеты, например, герои фильма «Чужой». В принципе, в этом нет ничего фантастического. Ведь спят же всю зиму медведи! Подобная спячка — лишь специфическая форма обмена веществ, и, возможно, любое млекопитающее способно в нее впасть. Почему бы и нам, в самом деле, не закрыть глаза месяцев на... дцать, чтобы проснуться. уже на другой планете?

Утро фобии мудренее

Мы привыкли к вестям с орбиты — к экспедициям на космическую станцию, длящимся несколько месяцев. Привыкли к заявлениям ученых и политиков, уверенных, что в ближайшие десятилетия состоится экспедиция на Марс.

Однако флер привычки затеняет условия предстоящего полета. Лишь почти через семь месяцев после старта космический корабль достигнет «красной планеты». Всего же экспедиция на Марс может продлиться до трех лет. Столь долгое пребывание в космосе превращается для человека в пытку, как физическую, так и психическую.

По мере полета к «красной планете» атмосфера корабля пропитается нервозностью, накалится от нарастающих стрессов. «Марс нас не любит», чувство одиночества, тоска, помноженная на страх, предощущение катастрофы, затаенные, подавленные прежней деятельной жизнью личные проблемы, потихоньку выбирающиеся из-под спуда. В классических произведениях фантастов главным препятствием на пути к далеким планетам становится сам человек — его воспоминания, фобии, страхи и страсти. Даже покинув Землю, преодолев ее тяготение, никому не удается избавиться от земных тягот — и справиться с ними порой не легче, чем с враждебным климатом чужого мира. Призраки прошлого и впредь будут преследовать покорителей космоса, как героев «Соляриса», испытывая психику отдельных, отнюдь не железных людей на излом.

Человек, а не техника — вот слабое звено в космонавтике. В невесомости мышцы недостаточно нагружаются. Опыт проживания на космических станциях свидетельствует, что даже при интенсивных тренировках не удается сохранить прежний объем мускулатуры. После нескольких недель пребывания в космосе физически крепкий человек, ступая на землю, чувствует себя, словно пьяный, — ноги его подкашиваются, его пошатывает из стороны в сторону.

Есть и другие опасности, которые мало известны широкой публике. Например, содержание вирусов Эпштейна-Барр, вызывающих мононуклеоз, в организме космонавтов примерно в сорок раз выше обычных показателей. Подобный вирус проявляет активность в стрессовых ситуациях и для космонавтов может стать настоящей проблемой.

Различные условно патогенные бактерии и грибы давно облюбовали все уголки космических аппаратов, сопровождая космонавтов (см. «З-С», №3/2002). Микробы чувствуют себя в невесомости совершенно вольготно. Зато для ослабленной иммунной системы человека они начинают представлять настоящую угрозу.

Что же будет, когда человек проведет в космосе несколько лет? Все части его организма, тонко согласованные и настроенные за долгие годы жизни на Земле, приспособленные к нашей планете, как части поезда — к колее, постепенно развинтятся, расстроятся, грозя скорым крахом отвыкшему от нагрузок человеку.

Неужели Космос так и окажется для нас чем-то сродни Океану, в глубины которого можно лишь ненадолго забираться в хорошо защищенном аппарате, но не жить в них? В старинных волшебных сказках, когда герои теряли из виду нить дороги или, подыскивая ответ загадке, всякий раз не разрешали ее, мелькал спасительный совет: «Утро вечера мудренее», и персонажи повествования скрывались во тьме сна, чтобы поутру, как Солнце — из царства мертвых, явиться на свет крепкими и цветущими, своротить горы, покорить тридевять земель...

Герои фильма «Чужой» путешествовали к далеким планетам во сне

Медведи-шатуны учат спать мышек

Уже между Марсом и Землей те же тридевять мер расстояния, и тот же совет все чаще поверяют лабораторными опытами ученые, прежде чем подать космонавтам. И хотят его подать: «Утро на Марсе мудренее вечера на Земле, а между ними — шесть месяцев спячки, в которые почему бы не впасть, как медведю или сурку, млекопитающему по имени человек?»

Бионика, долго учившая нас строить по заветам животных и растений, теперь пытается переделать даже физиологию человека — зверя, который лишь будучи ослаблен болезнью, сподобится пролежать в беспамятстве более суток кряду. Здесь же здорового крепыша хотят заставить спать несколько месяцев подряд, вмешиваясь в регуляцию химических веществ в его организме и умышленно вызывая длительный обморок, после которого пейзажи, например, пустынного Байконура и марсианской красной пустыни будут чередоваться с калейдоскопической быстротой. Неотвратимый сон, смежая веки космонавтов, сделает путешествия с одной планеты на другую рядовым, коротким эпизодом вроде поездки в метро. Научившись резко сокращать обмен веществ, мы будем блуждать по космосу с широко закрытыми глазами, и наша космическая одиссея-2101 напомнит долгое исчезновение в снах с тем, чтобы по пробуждении увидеть пейзаж сказочнее любых фантазий.

Подобная идея понравится не только странствующим сновидцам, но и предельно трезвым конструкторам. Чем дольше космонавты спят во время полета, тем меньше им требуется пищи. Понижается и уровень потребления кислорода. Так что, можно разгрузить корабль перед стартом, уменьшить его габариты, а заодно и снизить стоимость экспедиции. Сон — еще и самый экономичный вид путешествий.

Но может ли человек впрямь превратиться в сурка? По словам биологов, «нет никаких принципиальных возражений против того, чтобы мы впадали в зимнюю спячку. Будь это так, в этом не было бы ничего противоестественного».

И, в самом деле, порой кажется, что осенью мы словно готовимся к спячке — к долгому покою и бездействию. Мы становимся вялыми и апатичными, по бокам откладывается жирок — будто мы и впрямь собрались нырнуть в берлогу, откуда без этого «спасательного круга» нам по весне не выплыть. Как хочется залечь где-нибудь и спать, спать, переждать эти холода, эти долгие сумеречные месяцы! Но об этом можно только грезить... Вот, хмурые и депрессивные, мы, как медведи-шатуны, все едем куда-то в набитых трамваях, променяв благую берлогу со сказочными снами на бестолочь неинтересной работы. Нам явно недостает какого-то сигнала, в ответ на который мы мгновенно отключились бы, едва в воздухе замелькают белые мухи.

В природе спячка — это жизнь в режиме крайней экономии, это подобие смерти, призванное помочь выжить. С незапамятных времен животные борются за свою жизнь «недеянием» — впадая в сон с наступлением холодов. Чем труднее добывать питательные вещества, тем бережливее организм старается их использовать — организм многих животных, населяющих территории с суровым климатом. Многих — но не человека, некогда обитателя Африки, расселившегося по всему свету (см. «З-С», №7/2006).

Порой температура тела животных, впавших в спячку, снижается всего до нескольких градусов выше нуля, пульс падает до 3-4 ударов в минуту, а потребление кислорода сокращается в 50 раз по сравнению с обычным состоянием. Меняется даже форма некоторых внутренних органов. Так, печень и почки сурков уменьшаются во время спячки на 30%, а объем желудка становится меньше наполовину. Это позволяет животным снизить потребность в энергии во время спячки примерно на 20%.

Десятилетиями ученые исследуют физиологическую подоплеку зимней спячки, но пока по-прежнему не ясно, что же за сигнал запускает этот механизм. Очевидно, речь идет о неких химических веществах. Вот некоторые наблюдения.

В Сиэтле, в онкологическом центре, Эрик Блэкстоун и его коллеги научились всего за пять минут вызывать искусственную спячку у лабораторных мышей. Для этого они обогащают воздух, которым дышат грызуны, сероводородом — он блокирует часть кислородных рецепторов в организме зверьков, вдвое снижая потребление кислорода. Обмен веществ замедляется, а температура тела падает. Однако стоит отключить подачу газа, как мыши, бодро попискивая, просыпаются. Блэкстоун убежден, что подобная система рецепторов имеется и в организме человека.

• Профессор Питер Элтджен из Кентуккского университета полагается на коктейль из белков и гормонов, замедляющих обмен веществ. Важным компонентом его «зимнего снотворного» является белок HIT (Hibernation Induction Trigger). Эффект, производимый им, впечатляет. Когда Элтджен вводил его резус-макакам, температура их тела на несколько часов понижалась на 2,6 градуса, а пульс замедлялся на 45%. В течение недели у обезьян не было аппетита.

Позднее Элтджен предположил, что этот белок мог бы подолгу поддерживать в жизнеспособном состоянии органы, изъятые для трансплантации. В новом эксперименте он ввел белок HIT в сердце, легкие, печень и почки, извлеченные из тела собаки, и, поместив их в специальную жидкость, убедился, что они годны для пересадки даже спустя 45 часов, в то время как обычно отмирают уже через 24 часа.

Удалось получить синтетический аналог этого белка, названный DADLE (D-Leu-Enkephalin). Это соединение замедляет обмен веществ в человеческих клетках и процессы деления клеток. Его также можно использовать для консервации донорских органов. Суслики, которым вводили DADLE, засыпали даже летом.

Память как рукой сняло

С точки зрения медиков, длительный сон очень полезен для человеческого организма, особенно ослабленного. Умение впадать в спячку пригодится не только единицам, отобранным по здоровью для далеких полетов, но и миллионам, отмеченным болезнью. Многодневный сон может оказаться спасением. Сон позволяет замедлить сердцебиение и снизить кровопотерю после тяжелого ранения, уменьшить риск отторжения только что пересаженных органов. Не случайно, в подобных исследованиях принимают участие не только представители космических ведомств — НАСА и ЕКА, но и военные медики.

Впрочем, путь к успеху пока так же далек, как дорога к другим планетам, а любые победы на этом пути больше напоминают поражения. Важно не только усыпить будущих покорителей космоса, но и сохранить им здоровье и жизнь. Многодневный сон может и не оказаться спасением. Венец природы хрустально хрупок, а его организм очень сложен. Насколько опасна для человека и, главное, его мозга подобная искусственная кома, ведь, может, не случайно природа оградила нас от того, чем испытывает каждую осень каких-нибудь черепах? Каким восстанет человек от сна, если сознание не возвращалось к нему несколько месяцев?

Не в пример многим соням, — например, лягушкам и змеям, — человек должен сохранять температуру тела постоянной, засыпая на полгода вперед. Температура не должна упасть даже на пять градусов, как то бывает у летучих мышей и сурков. Иначе кровеносные сосуды сужаются, начинается дрожь, человек испытывает сильнейший озноб. Если эти отчаянные сигналы не срабатывают, наступает коллапс. При понижении температуры тела на несколько градусов уже через трое-четверо суток происходят необратимые повреждения некоторых органов тела, нарушается сознание, отказывают почки. Космический корабль превращается в судно из мрачных античных фантазий — ладью Харона.

Еще один побочный эффект — потеря памяти. Профессор Ева Миллези из Венского университета наблюдала этот эффект в опытах с сусликами. Летом она приучила дюжину сусликов выбираться из лабиринта, в конце которого их ждали семечки подсолнечника. Осенью Миллези поместила половину зверьков в климатическую камеру, где было всего шесть градусов тепла, — суслики заснули, как бывает с приближением зимних холодов. Апартаменты остальных зверьков обогревались — и им не довелось поспать хоть пару месяцев. По весне животных вновь выпустили в лабиринт. Зимние бодряки побежали за семечками. Выспавшиеся путаники бесцельно гуляли по лабиринту — память их как рукой сняло.

Очевидно, низкие температуры действуют на мозг, подобно яду, вызывая массовую гибель клеток — особенно в области гиппокампа, отвечающего за работу памяти. Восемь дней непрерывного сна — и суслик превращается в маразматика, расставаясь со своим вчера и не понимая свое сегодня. От необратимого разрушения мозга тех же сусликов спасает умение вовремя проснуться. Каждые 5-20 дней зверьки вытаращивают глаза и начинают ошалело бродить, понемногу приходя в себя. Как выяснилось, большую часть запасов жира они тратят на то, чтобы от случая к случаю просыпаться.

Сеньор Барибал после сиесты

Итак, чтобы избежать провалов в памяти, нужно поддерживать температуру спящего человека на одном и том же нормальном для него уровне. Но разве такое возможно? Давно считалось, что животные впадают в зимнюю спячку, когда их организм переохладится. Обмен веществ замедляется, и это дает силы дотянуть до теплого времени года. Однако выяснилось, что все происходит с точностью до наоборот. Животное засыпает, обмен веществ замедляется, а потом остывает тело. И все же температура падает не всегда.

На западном побережье Мадагаскара встречаются жирнохвостые лемуры-маки — единственные приматы, впадающие в спячку. В сезон засухи эти зверьки, весящие всего 130 граммов, прячутся в норках и месяцев по семь спят, причем температура их тела практически не меняется.

Пример маки убеждает, что спячка — это особая форма обмена веществ, которая может быть присуща любому млекопитающему, в том числе человеку. «Вообще говоря, всем нам знакомо такое состояние — мы пережили нечто похожее в материнском чреве в бытность свою зародышами, — поясняет Доминик Зингер из Вюрцбургского университета. — Температура околоплодных вод неизменна — около 37о. Эмбрион может не заботиться о регуляции температуры. Это позволяет ему экономить энергию. Зато, когда ребенок появится на свет, ему самому придется регулировать температуру и уровень его метаболизма удвоится».

Если бы космонавт — подобно человеческому зародышу, — научился сокращать обмен веществ вдвое, то вместо обычных 15 вдохов в минуту делал бы всего семь. Пульс мог бы снизиться до 40 ударов в минуту. Уменьшилось бы потребление пищи и воды. Организм экономно расходовал бы собственные ресурсы.

И, может быть, задаются вопросом ученые, если мы заставим организм работать в замедленном ритме, нам удастся продлить ему жизнь? «К примеру, возьмем грызуна, весящего 30 граммов и не впадающего в спячку, — говорит Герхард Хельдмайер, председатель Международного общества исследователей зимней спячки, — его ожидаемая продолжительность жизни составляет в среднем два года. А вот летучая мышь, которая весит столько же, но всю зиму проводит в спячке, проживет намного дольше — пять-шесть лет».

Мы привычно твердим, что человек не может жить без сна, но оказывается, что многие животные скоренько умирут, если не будут впадать в зимнюю спячку. Напрашивается вывод: если бы человек мог спать по нескольку месяцев кряду, то его тело, освежаемое сном, словно погружалось бы в молодильную воду. Время сна, как «грязное время» в хоккейной игре, не засчитывалось бы в срок нашей жизни — и оттого он растягивался бы, захватывая лишние годы и, может быть, десятилетия?

Но вернемся к космонавтам. Вот еще одна проблема. Весь опыт медиков показывает, что длительный постельный режим вреден: мышцы, подолгу лишенные нагрузки, теряют силу. Проведя несколько месяцев в спальном мешке, космонавт, чего доброго, выберется оттуда беспомощным, как ребенок.

Однако и здесь полезны наблюдения за животными. Американский черный медведь (барибал), проведя в берлоге полгода, с ноября по апрель, выбирается оттуда бодрым и энергичным, словно испанский сеньор после сиесты. Если бы человек пролежал недвижимым, сколько и барибал, он бы потерял до 90% своей мышечной массы, медведь же — лишь четверть.

Его секрет можно описать одним словом: рециклинг. Во время спячки медведь не выделяет мочу, и его организм использует содержащийся в ней азот для образования новых белков и мышечной ткани. Это «воздержание» помогает также сохранить в организме кальций — он идет на образование новых клеток костной ткани. А вот у космонавтов в невесомости каждый месяц плотность костей уменьшается.

А еще медведь умеет делать то, о чем многие из нас только мечтают: он «занимается фитнесом» — тренирует мышцы — во сне. Необычная система тренировки зовется... «ознобом». Четыре раза в сутки спящего медведя охватывает сильная дрожь: это помогает ему не только согреться, но и поддержать мышцы в тонусе. Спящих космонавтов тоже можно заставить дрожать во сне, раздражая их мышцы электрическими импульсами.

Если бы мы научились, засыпая, замедлять обмен веществ, наращивать мышцы и защищать кости скелета от вымывания кальция, то, возможно, и впрямь лучше всего путешествовать по космосу было бы во сне. Бортовые компьютеры следили бы за здоровьем космонавтов во время полета, вмешиваясь в случае опасности. Так когда же придет пора подавать сигнал «Отбой», то есть «Старт»?

В фильме Ридли Скотта «Чужой» астронавты годами спят, как сурки, а когда корабль совершает посадку, вскакивают с кроватей и, полные сил, принимаются за работу. Если верить ученым, подобные сцены станут реальностью уже к середине нынешнего века.

• Эрик Блэкстоун уверен, что в ближайшие пять лет будут проведены первые опыты на добровольцах. Если прежде их помещали в какой-нибудь подземный бункер, месяцами следя за тем, как течет их время и меняется их поведение, то впредь им не придется слоняться по комнатам без цели — только прилягут и полгода пройдет.

• Однако руководители ЕКА сдержаннее в прогнозах. По их мнению, пройдет двадцать лет, прежде чем начнется подобный эксперимент.

В одном лишь ученые едины: свой первый полет на Марс космонавты наверняка проспят. Что ж, марсианское утро мудренее банального вечера на Земле...

«ЛИСА» У СКЕПТИКА