Невыносимая невесомость бытия: можно ли размножаться в космосе

Одними из первых организмов, которые были отправлены в космос с целью изучения влияния на основные биологические процессы самого полета и невесомости, стали водоросли. Эксперимент «Хлорелла» проводился в рамках программы «Интеркосмос» российскими, чешскими и украинскими учеными на орбитальной станции «Салют-6». В результате этой работы выяснилось, что невесомость не оказывает влияния на развитие популяции водорослей. Иными словами, в космосе у одноклеточных все было хорошо.

В период с 1990 по 1999-й годы была проведена серия экспериментов с японскими перепелами. Изучать их эмбриогенез решили по нескольким причинам: во-первых, у этих птиц высокая питательная ценность (и их можно включить в состав биотехнических систем жизнеобеспечения космонавтов, то есть разводить в космосе и есть), во-вторых, яйца этих пернатых мелкие и неприхотливые, их легко доставить на орбиту, а в-третьих, наблюдать за их эмбриональным развитием удобно, ведь они развиваются в яйцах, а не в материнской утробе.

В ходе опытов ученым удалось «высидеть» в космосе нескольких перепелят, на развитие которых невесомость существенным образом не повлияла — размеры птенцов соответствовали норме. Однако оказалось, что некоторые из них хоть и развились в полноценных птенчиков, вылупиться не смогли — их головы оказались на остром конце яиц, что не позволило им покинуть оболочку. Кроме того, у отдельных особей были обнаружены аномалии развития, но что именно во время полета повлияло на их появление, ученым точно установить не удалось.

Другие исследования, у приматов, показали, что даже относительно низких доз ионизирующего излучения достаточно для того, чтобы убить большую часть незрелых ооцитов у плода-девочки во второй половине беременности. Вероятно, девочка, зачатая в космосе, вполне может родиться стерильной из-за повреждения ее половых клеток. С подобными проблемами также может столкнуться и мальчик, выношенный и рожденный в таких же условиях.

«Если женщина попадает в область достаточно сильного излучения и оно достигает ее гонад, повреждаются яйцеклетки, то в дальнейшем они элиминируются из отбора, то есть организм проверит, здоровый ли в этих клетках генетический материал, и убьет их, если нет. В дальнейшем они практически не овулируют, и, по многим данным, женщина, которая достаточно долгое время провела в условиях космического полета, не рожает», — говорит физиолог-эндокринолог Надежда Павлова. И продолжает: «У мужчин все обстоит немного иначе: у них образование сперматозоидов происходит на протяжении всей жизни. Но если излучение достигает клетки — предшественника сперматозоидов — и там возникает какая-то мутация, которая не контролируется и не исправляется, то все потомки этой клетки (а из одного предшественника образуется много сперматозоидов) будут нести эту мутацию. Мутации повреждают генетический материал».

Тем не менее в настоящее время имеются данные о протекании беременности и развитии эмбрионов нескольких видов млекопитающих.

В 1996 году на борту космического шаттла «Колумбия» (Space shuttle Columbia STS-80) в космос были отправлены двух- и восьмиклеточные мышиные эмбрионы, развивающиеся в культурной среде (специальном растворе). По возвращении они сравнивались с контрольными эмбрионами, которые также развивались в среде на Земле. Эмбрионы, пережившие полет, прекратили свой рост на стадии развития нервной трубки, в отличие от контрольных, чей рост протекал без отклонений.

Более надежный эксперимент был выполнен в миссии «Космос-1129» в 1979 году, когда зрелых самцов и самок крыс отправили на орбиту, а затем разрешили спариваться в общей камере. Однако ни одна из самок впоследствии не родила, хотя послеполетные исследования показали, что произошла овуляция. Сообщалось, что две самки забеременели, но эмбрионы, по-видимому, ресорбировались.

В 1983 году СССР запустил биоспутник «Космос-1514» с беременными крысами на борту, полет длился пятеро суток. Животные провели в полете с 13-го по 18-й день беременности, в это время плод активно рос, формировались нервная и эндокринная системы, скелет, мышцы и внутренние органы. Для беременных самок полет оказался тяжелее по последствиям, нежели чем для плодов: самки потеряли около четверти своей массы, у них были обнаружены заметные нарушения эндокринной системы.

У плодов было отмечено небольшое отставание в развитии — задержка прироста массы тела и развития участков окостенения в скелете, большее содержание воды в тканях плода. Однако эти различия в дальнейшем довольно быстро нивелировались.

Во время вскармливания потомства крысы-самки полетной группы сохранили нормальное материнское поведение и обеспечили крысят необходимым количеством молока.

В 2001 году биологи Джеффри Альбертс из Университета Индианы и Эйприл Ронка из Исследовательского Центра Эймса NASA (NASA Ames Research Center) провели исследование, в котором оценивались эффекты нулевой гравитации на развитие плодов 20 беременных крыс. Животные отправились в полет, будучи на той стадии беременности, когда у плода начинает развиваться вестибулярный аппарат.

В этом эксперименте самки-матери показали себя намного лучше, чем в исследовании 1983 года. У крысят исследователи отметили изменения вестибулярной системы.

«Земные» крысята незамедлительно переворачивались обратно на живот, если их перевернуть на спину в воде. Крысятам, рожденным от самок, побывавших в космосе, для подобного действия требовалось несколько попыток, в некоторых случаях им и вовсе не удавалось перевернуться обратно на живот. Спустя пять дней обе группы крысят справлялись с заданием одинаково.

Исследователи также выяснили, что вестибулярные органы, отвечающие за определение угловых изменений, были более развиты у «космических» крысят — вероятно, потому, что их матери были вынуждены много вращаться из-за отсутствия гравитации.

«Результаты опытов на животных противоречивые. Главная проблема: на более или менее развитых видах ни разу не проводился опыт с полным циклом. То есть от зачатия до родов. И итоги там примерно такие: уродств больше, смертность выше, но здоровые тоже рождаются. Но есть еще одно но: это все было на околоземных орбитах. При полете на Луну или Марс совсем другая радиация, так что уродств и всяких аномалий может быть намного больше», — пояснила биолог и научный журналист Ирина Якутенко.

В том числе поэтому, несмотря на эксперименты, проведенные с участием беременных крыс и эмбрионов мышей, до сих пор сложно сказать, как будет протекать беременность у человека, и как космическое окружение повлияет на развитие организма плода. Но в целом, с учетом всех вышеописанных проблем и рисков, прогнозы пока неутешительные

Официальная политика NASA запрещает беременность в космосе. Женщины-астронавты регулярно проходят тестирование за десять дней до полета, чтобы исключить вероятность беременности.

Но мы все же попытались поразмыслить на тему возможности беременности и родов в космосе. Своими соображениями с нами поделился врач-терапевт и научный журналист Олег Лищук. В беседе с НЭН он отметил, что практической надобности в беременности и родах на околоземной орбите нет, ведь родная планета под боком, а риски велики. Но, предположим, нам это нужно.

Как можно зачать ребенка в космосе? «Мы слишком мало знаем о физиологии зачатия и беременности в невесомости (например, неизвестно, как в ней себя будут вести сперматозоиды (поведение бычьих сперматозоидов в невесомости, однако, уже изучили — прим. НЭН), хватит ли им подвижности, чтобы добраться до маточных труб; насколько она влияет на имплантацию эмбриона в матку и так далее)», — отметил журналист. Так что естественным путем зачать ребенка даже в футуристических интерьерах космического корабля будет непросто.

Георгий Махатадзе, планетолог-вулканолог, магистрант геологического факультета МГУ, сотрудник ГЕОХИ РАН, отмечает, что сам по себе половой акт в космосе — дело довольно сложное. И из-за невесомости, и из-за особенности распределения крови в организме в ее условиях. «С уменьшением сосудистых мышц в организме также уменьшается количество крови, потому что эти мышцы не нужно кормить кислородом. Эрекция возникает, когда кровь приливает к половым органам, а когда кровь гонится вверх, половая система вряд ли будет работать так же, как на Земле. Получается, что добиться эрекции будет сложнее, потому что и крови меньше, и она еще и не в тазу. Но, конечно, в отчетах НАСА или Роскосмоса нет ничего о том, как у космонавтов происходит эрекция», — заявил он в рамках проекта «Секспросвет».

Можно попробовать доставить на орбиту криоконсервированные эмбрионы. «Плюс — их гораздо проще укрыть от радиации, не нужно вынашивать в невесомости. Если зачать уже на месте естественным путем, будут задействованы половые клетки космонавтов, которые подвергались радиации во время полета, что не здорово. Минус — нужно брать с собой не просто акушера-гинеколога (без него в любом случае никак), а специалиста по ЭКО плюс дополнительное оборудование (его немного, но в таких делах каждый грамм на счету). Еще минус — ЭКО связано с повышенной частотой многоплодной беременности, что в этом случае крайне нежелательно по понятным причинам», — пояснил наш собеседник Олег Лищук.

Как говорит врач, даже если — теоретически — все это когда-нибудь будет возможным, непонятно, как будет протекать беременность. Первый фактор риска — невесомость, которая вызывает перераспределение жидкости в организме, чреватое осложнениями для матери и плода. Кроме того, угрозу для жизни плода, в том числе развитие мутаций, несовместимых с жизнью, представляет и радиация, полностью защититься от которой на девять месяцев фактически нереально. Ну и не стоит забывать о том, что пребывание в замкнутом пространстве очень серьезно действует на психику, что для беременной женщины может оказаться невыносимым испытанием.

Ирина Якутенко добавляет: «Эмбриогенез — очень сложный процесс, который управляется множеством различных взаимодействий. В том числе тончайшими — вроде разницы в силах натяжения между соседними участками плода. Ученые до конца не понимают всех этих закономерностей даже на Земле, и нельзя исключать, что в невесомости какие-то из них могут нарушаться».

Как и ее коллеги, она придерживается мнения о том, что сейчас ученым попросту не нужно проводить экспериментов с космическим эмбриогенезом человека, поскольку в обозримом будущем мы (в смысле человечество) никуда не полетим. А если и полетим, — например, на Луну или Марс — членам экипажа будет явно не до размножения. Кроме того, вопрос размножения в космосе еще и связан с проблемами этики: нельзя просто так взять и создать младенца на МКС, заранее зная, что он подвергнется довольно существенному риску гибели.