Профессор Огнева: С мухами на биоспутнике мы повторим уникальную историю 2014-го
На борту космического аппарата "Бион-М" № 2, стартовавшего несколько дней назад с космодрома Байконур, летят полторы тысячи мух-дрозофил. Они в экипаже биоспутника наряду с мышами, муравьями, семенами и микроорганизмами. С "крылатыми", как и с "хвостатыми" связан очень важный эксперимент: они позволяют оценить воздействие неблагоприятных условий невесомости, радиации и магнитной обстановки на все системы организма.
Один из вопросов, который всегда вызывает огромный интерес, - размножение в космосе. Почему мухи-дрозофилы здесь незаменимые помощники? Как пояснил "РГ" директор Института медико-биологических проблем РАН академик Олег Орлов, в отличие от млекопитающих эти "крылатые" совершенно неприхотливы к условиям содержания. Неоспоримое преимущество. Кроме того, именно быстрый жизненный цикл дает возможность получить ответ в перспективе освоения дальнего космоса: не влияют ли факторы космического полета, особенно за пределы околоземной орбиты, на последующие поколения?
- Требуется получение целого ряда последовательных поколений, и плодовая мушка для такого рода исследований является оптимальным модельным животным. Более того, несмотря на целый ряд отличий гаметогенеза и раннего развития плодовой мушки от млекопитающих, основные процессы, происходящие на клеточном уровне, и их регуляция достаточно схожи, а высокий уровень гомологии основных структурных белков, участвующих в процессах раннего эмбриогенеза, позволяет делать обоснованные предположения о возможных горячих точках развития высших животных при действии факторов космического полета, - говорит академик Орлов.
У плодовой мушки малое число хромосом, большое разнообразие видимых проявлений мутаций. И более 13 тысяч генов! В общем, уже долгие годы она, что называется, верой и правдой служит ученым в биомедицинских исследованиях влияния факторов космического экстрима на стабильность генома, продолжительность жизни, метаболизм, иммунитет и т.д.
Напомним: биоспутник работает на орбите высотой 370 км и наклонением около 97 градусов. Это так называемая полярная, солнечно-синхронная орбита. По такой же должна летать и Российская орбитальная станция - РОС. В ее приполярных областях наблюдается прямое проникновение галактических и солнечных космических лучей в виде потока заряженных частиц. Это приближает условия полета к межпланетным. Основная задача "Биона-М" № 2 - оценка безопасности высокоширотной орбиты для экипажа РОС.
- Строение нервной системы, строение нейронов, особенности функционирования нейронов у мушки и у человека достаточно похожи, - рассказала заведующая лабораторией биофизики клетки ИМБП РАН, доктор физико-математических наук профессор Ирина Огнева.
- С мухами мы повторим уникальную историю, которая произошла в 2014 году после полета спутника "Фотон-М" №4", где мухи находились в космосе в течение 45 суток. Это был так называемый "двойной полет" - когда мухи вернулись на "Фотоне", следующее поколение было получено на Земле, и далее оно же снова отправилось в космос - на Российский сегмент МКС.
Ученым тогда представилась уникальная возможность провести клеточные скрининговые исследования после космического полета. Четвертое поколение мух-дрозофил было запущено в космос, что стало уникальным экспериментом в подобного рода исследованиях. Мухи провели на МКС 12 дней и дали пятое поколение космических личинок. В результате специалисты получили достаточно биоматериала для исследования.
Для специалистов важно изучить процессы размножения живых организмов в состоянии невесомости, а также понять процессы негативных изменений на клеточном уровне. По оценкам, основной фактор космического полета, влияющий на частоту появления мутаций, - радиация. Кроме того, на орбите воздействуют невесомость, вибрация, электромагнитные излучения... Кстати, как выяснилось, изменение белков, например, влияет на процессы размножения в космосе: вернувшиеся в космос мухи плодились там гораздо продуктивнее, чем их "коллеги" на Земле.
А сейчас ученые пошли дальше.
- Мы хотим исследовать эффективность поддержания популяции с точки зрения длительных полетов, в которых будет другой состав ионизирующего излучения и иная электромагнитная обстановка в целом, нежели на круговой орбите, где сейчас находится МКС, - подчеркнула Ирина Владимировна.
В эксперименте задействованы как самцы, так и самки. Репродуктивный цикл мухи-дрозофилы составляет примерно две недели. В течение этого срока они проходят несколько стадий развития: яйца, личинки, куколки и взрослые особи. В частности, специалисты планируют изучить изменения, возникшие в их белках, особенно в белках клеточного скелета, оценить реакцию на стресс, проанализировать активность генов в космосе в сравнении с активностью генов контрольной группы "земных" мух.
...Как чувствуют себя мушки в полете? Ученые наблюдают за тем, что происходит на борту биоспутника: на Землю передаются короткие фрагменты видеозаписей. Так вот на борту все нормально. "Экипаж" работает!