Размножение человека в космосе - дело серьезное

Один из возможных сценариев будущего — строительство постоянных поселений на Марсе. И если люди будут жить на другой планете, то как они будут размножаться? Мэгги Кёрт-Бэйкер, автор статьи, пытается разобраться в вопросе размножения в космосе. Что происходит с основной биологической функцией за пределами планеты, на которой она эволюционировала? Мы почти ничего о нем не знаем, но это ключевой вопрос для выживания на Марсе!

В январе 1991 года в брак вступили двое безумно авантюрных молодых людей. То, что им шел четвертый десяток, они были астронавтами и им приходилось скрывать брак от начальства в NASA, лишь добавляло романтики. Марк Ли и Джен Дэвис познакомились во время подготовки к полету на космическом корабле. Они не афишировали свои отношения достаточно долго, чтобы гарантированно избежать замены в миссии, поскольку NASA обычно руководствуется неписаным правилом, запрещающим женатым астронавтам летать вместе. В сентябре 1992 года Ли и Дэвис стали первой (и, поскольку после этого случая неписаное правило решили записать, вероятно, последней) женатой парой в космосе.

У Америки был лишь один вопрос к ним. Ну, тот самый. Вы поняли.

NASA заявило, что люди пока еще не занимались сексом в космосе. Никакой двусмысленности. (Но есть смутное подозрение, что хотели бы попробовать, будь у них хотя бы небольшой шанс.) Но вы же не постоянно возбужденный старшеклассник, чтобы вас удивляла эта информация. Секс, или, вернее, репродукция, также возбуждает любопытство у ученых. Когда Ли и Дэвис отправились в космос, они даже посвятили какое-то время искусственному осеменению лягушачьих яиц — все ради общего блага. (Так что хотя бы кому-то во время полета перепало. Ну, типа того.)

Если человечеству предстоит межзвездное будущее и мы всерьез задумываемся о строительстве постоянных поселений на Марсе, нам необходимо знать, что происходит с основной биологической функцией за пределами планеты, на которой она эволюционировала. А это гораздо больше, чем просто секс. Чтобы ответить лишь на один из множества вопросов медицины и биологии, — как работает репродуктивная функция и может ли идти о ней речь в длительных космических путешествиях — требуется множество разнообразных данных. На данный момент никто из желающих отправить людей на Марс в многолетнее путешествие в большинстве случаев не представляет себе всех связанных с этим решением трудностей.

Исследования размножения в космосе продвигаются очень медленно — и очень плохо финансируются. Вот уже 50 лет весь прогресс сводился к неравномерным и редкими рывкам. Считается, что как минимум пять видов — от амебы до крысы — совершали акт репродукции на орбите. Другие виды провели в космосе часть беременности или пожертвовали свою космоизмененную сперму и яйцеклетки для науки. 

Данные, полученные в результате этого исследования, не обнадеживают. Космические путешествия могут повлиять на размножение несколькими способами. Во-первых, самое очевидное — излучение. В космосе полно стремительно движущихся субатомных частиц. Они могут врезаться в ДНК, как шарик для боулинга, укладывающий сплит. Наносимый ими ущерб может внести в генотип изменения, приводящие к раку, генетическим мутациям, которые могут передаваться детям, и другим проблемам. Более чем 99% этого излучения не угрожают жизни на Земле благодаря атмосфере и магнитному полю нашей планеты. Магнитное поле также обеспечивает некоторую защиту на орбите, но чем дальше от Земли, тем она слабее. И «если вы посмотрите на список органов, чувствительных к радиации, гонады, яичники и яички всегда находятся в первой тройке»,— объясняет Джозеф Таш, профессор Медицинского центра Канзасского университета, изучавший репродукцию животных в космосе. Любой полет на Марс приведет к тому, что облучение превысит допустимые пределы для астронавтов.

Слева: Джен Дэвис и Марк Ли, первая супружеская пара в космосе, на борту корабля Endeavour. Фото: GETTY IMAGES

Справа: «Отрыв» [от стартового стола] шаттла Endeavour. Фото: NASA

Второй источник опасности не столь очевиден. Судя по всему, микрогравитация — та штука, когда космонавты плавают по Международной космической станции, как труппа Cirque du Soleil с особым фетишем на рубашки поло, — тоже меняет биологию. Хорошо известно, что, находясь в космосе, астронавты теряют мышечную массу. Тело становится слабее, когда ему не приходится каждый день выдерживать собственный вес. Но последствия от микрогравитации запутаннее и сложнее, чем то, что можно устранить с помощью модифицированной беговой дорожки. У некоторых самок мышей из числа отправленных на космическую станцию в 2010 и 2011 годах, прекратились овуляции, а другие утратили желтое тело — важную структуру, которая образуется в яичнике после высвобождения яйцеклетки. Желтое тело отвечает за выработку гормонов, которые поддерживают беременность до тех пор, пока плацента не вырастет достаточно, чтобы выполнять эту функцию. Конечно, забеременеть можно и без него, но такая беременность вряд ли завершится удачно. 

Все это согласуется с данными предыдущих экспериментов. Еще в 1979 году российские ученые запустили спутник с самцами и самками крыс. В самом начале их 18-дневного турне их на пару дней перемешали между собой. Эксперимент не завершился появлением детенышей. Две крысы, по-видимому, забеременели, но у обеих произошел выкидыш. По словам Таша, существуют убедительные доказательства того, что микрогравитация влияет на уровень гормонов как у мужчин, так и у женщин. Возможно, у этих крыс уровень эстрогена был настолько низким, что большинство из них даже не интересовались спариванием. Эти эффекты сохраняются и после того, как животные возвращаются на Землю, но в конечном итоге все нормализуется, когда они проводят достаточно времени в нормальной гравитации. Однако поверхность Марса не имеет нормальной гравитации, ее показатель — лишь около 38% гравитации Земли. И мы пока не знаем, достаточно ли этого, чтобы обратить вспять последствия.

Мы также не знаем, наблюдается ли похожая закономерность у людей. У нас очень небольшая выборка женщин-космонавтов: по состоянию на 2015 год только 11% побывавших в космосе людей —  женщины. Как правило, когда они впервые отправляются в космос, им уже за тридцать, и большинство из них предпочитают принимать гормональную контрацепцию, чтобы избежать менструации на время полета. Так что статистически очень трудно отделить влияние микрогравитации на их гормоны и фертильность от влияния их возраста и лекарств. В отношении мужчин есть данные, что у пилотов и космонавтов, подверженных измененной гравитации, чаще рождаются девочки, чем мальчики. Впрочем, эти наблюдения вызывают больше вопросов, чем ответов.

Слева: на микрофотографии изображены нормальные (вверху) и атрофированные волокна мышц скелета (внизу). Фото: NASA / JOHNSON SPACE CENTER Справа: космонавты тренируются в условиях микрогравитации. Фото: GETTY IMAGES

Микрогравитация влияет на выработку и поведение сперматозоидов. Она может изменить развитие плода, особенно вестибулярного аппарата, который позволяет сохранять равновесие при ходьбе. У крыс, рожающих детенышей вскоре после возвращения из космоса, схватки проходят почти в два раза интенсивнее, чем у крыс, которые никогда не покидали Землю. Таш объяснил мне, что исследователи только начинают понимать, почему микрогравитация может изменять тело таким образом. Основной вывод, по словам Таша и Вирджинии Вотринг, профессора Центра космической медицины Бэйлорского университета, заключается в том, что знаем мы не так уж много. Но среди всего, что мы вроде бы знаем наверняка, и так есть над чем подумать.

Исследования воспроизводства в космосе не считаются особенно важными, и их часто воспринимают как нечто смущающее. Например, в 2007 году кто-то из NASA сообщил Slate, что агентство никогда не проводило официальных экспериментов по размножению животных в космосе, что, по-видимому, прямо противоречит опубликованным научным данным. Келли Хамфрис, исполняющая обязанности начальника отдела новостей исследовательского центра Эймса в NASA, объяснила, что агентство решило не комментировать эту историю и не позволит мне поговорить с Эйприл Ронкой, старшим научным сотрудником отдела исследования космических биологических наук NASA и главным экспертом по этой теме. Хамфрис также отметил, что в настоящее время NASA не интересуется сексом в космосе.

Как раз здесь ваше пошлое хихиканье приводит к более серьезной проблеме. Когда вы спрашиваете, почему ни один человек никогда не занимался сексом в космосе, ответ отчасти в том, что астронавты NASA занимаются в космосе научными исследованиями, а не живут обычной жизнью. Подчеркнув, что говорит не от имени NASA, Вотринг сказала: «У NASA никогда не было задачи по колонизации. Пока. А поскольку бюджеты ограничены, мы не можем позволить себе исследовать что-то ненужное. Нам, конечно, следует многое сделать перед продолжительной миссией, но мы не делаем, потому что на данный момент в этом нет необходимости».

Слева: президент Барак Обама обращается к Конгрессу во время своего выступления в 2015 году: «Я хочу, чтобы американцы не просто посетили Солнечную систему, но и остались там». Фото: GETTY IMAGES

Справа: рисунок поверхности Марса 1896 года с «каналами» и темными областями. Американский астроном Персиваль Лоуэлл предположил, что марсианская цивилизация, столкнувшись с изменением климата, построила каналы для транспортировки воды из ледяных шапок планеты для орошения сельскохозяйственных культур. Фото: ANN RONAN PICTURES / PRINT COLLECTOR / GETTY IMAGES

Оказывается, мы очень мало знаем о последствиях длительного космического полета в целом. Открытыми остаются вопросы «могут ли некоторые лекарства потерять свою эффективность быстрее, чем закончится полет до Марса и обратно» и «смогут ли астронавты, ослабленные космическим полетом, восстановить свою мышечную массу в условиях марсианской гравитации, как они это делают на Земле». «У них есть приличная команда людей для помощи с реабилитацией и адаптацией к земной гравитации. И при этом на восстановление могут уйти дни, недели или даже месяцы»,— отмечает доктор Крис Ленхардт, профессор медицины в Университете Джорджа Вашингтона и преподаватель Школы космической политики. На Марсе таких реабилитационных команд не будет. Что же делать? «Нельзя допустить, чтобы все разлеглись на полу космического корабля из-за потери сознания при попытках встать», — объясняет Ленхардт.

Частично проблема заключается в том, что почти все имеющиеся данные о здоровье и восстановлении организма получены от космонавтов, которые пребывали в космосе не так уж долго. Во времена программы Space Shuttle большинство людей покидали планету лишь на две недели. С тех пор средний срок миссии значительно возрос. Шестимесячное пребывание на МКС стало нормой, а в марте 2017 астронавт Скотт Келли и космонавт Михаил Корниенко завершили годовую миссию.

То, что мы, кажется, знаем о коротких полетах, нельзя экстраполировать на полеты дальние. Или можно. В докладе Конгрессу в июне 2017 года Келли отметил, что, к его удивлению, 340-дневный полет повлиял на его физическую форму заметно сильнее 159-дневной миссии. Его мышцы быстрее немели, ноги опухли, появилась сыпь по всему телу от прикосновения к бытовым предметам и даже наблюдались симптомы гриппа.

NASA признает пробелы в знаниях о последствиях длительного космического полета. В 2014 году, например, агентство поручило группе экспертов в области здравоохранения и астронавтов в отставке сделать доклад с этическими рекомендациями о долгосрочных космических экспедициях, когда сама суть миссии заставляет астронавтов нарушать существующие в NASA стандарты безопасности на рабочем месте.

Но другие организации, проявляющие интерес к путешествиям к Марсу, проявляют меньшую озабоченность этими проблемами. После презентации Илона Маска 27 сентября 2016 года, на которой он представил план размещения людей на Марсе, изобретателя спросили о безопасности людей в полете и на планете. Он охарактеризовал риск радиации как незначительный, а влияние микрогравитации вообще не упомянул. Когда я спросила Таша о взглядах Маска, по мнению которого, все проблемы уже как будто разрешились сами собой, он лишь рассмеялся. «Ну, Илон Маск хороший продавец, — отметил он. — К сожалению, многие думают, что от этой проблемы есть таблетки. Но их может и не быть. На основании наших данных и данных фундаментальных исследований, мы можем сказать, что их нет, и ответов у нас пока тоже нет».

Японские пресноводные рыбы (слева) — один из немногих видов, которые присоединились к «двухсотмильному высотному клубу» [орбита МКС находится на высоте примерно 200 миль] и являются первым видом, прошедшим полный цикл от оплодотворения до рождения в космосе. Фото: KIYOSHI NARUSE

Справа — ядро одной из дочерних клеток, созданной в результате митоза клетки и разделения ее на две части. Фото: EZEQUIEL MIRON / WELLCOME IMAGE

Это не значит, что SpaceX не учитывает воздействие длительного космического полета на здоровье человека, поясняет Фил Ларсон. На момент интервью он работал в компании Маска (впоследствии он покинул SpaceX). По его словам, комментарии Маска нужно воспринимать как общую цель: что-то он хочет сделать сам, что-то — оставить другим. Задача SpaceX — строить транспорт для путешествия к Марсу. «Если вы можете решить транспортную проблему — то есть значительно снизить цену за килограмм для полета на Марс, — решение других задач, вроде состояния здоровья космонавтов, станет намного проще», — объяснил он мне. Чем дешевле и реалистичнее становится транспортировка, тем больше у людей стимулов для других задач, например, по созданию детей.

Решение этих вопросов потребует финансирования, начиная с увеличения инвестиций в здоровье астронавтов. Доклад Национальных академий за 2014 год рекомендовал NASA выделять больше средств для лечения и наблюдения за здоровьем астронавтов в отставке. «Хотите верьте, хотите нет, но у астронавтов нет пожизненного медицинского обслуживания»,— отметил автор доклада Джеффри Кан, директор Института биоэтики Бермана в Университете Джонса Хопкинса и председатель комитета. Поскольку это необязательно, нет особого стимула для постоянного наблюдения и ухода за астронавтами по мере их старения, а потенциально важные данные о влиянии космических полетов на организм человека, вероятно, остаются незамеченными. Это первый маленький шаг, который мы можем сделать. Когда-нибудь, возможно, мы будем знать достаточно, чтобы позволить кому-то или, скорее, какой-то паре сделать гигантский скачок для космического секса и размножения. 

По материалам FiveThirtyEight

Автор: Мэгги Кёрт-Бэйкер

Переводил: Антон Соловьёв

Источник