19 сентября 2025 года из космоса вернулся биологический первопроходец полярной орбиты Земли – спутник «Бион-М» № 2. Впервые в 30-дневное путешествие над северным и южным полушарием планеты, проходящее на высоте 380 км, отправились живые организмы. В числе космических «полярников» оказалось 75 мышей, более 1500 фруктовых мушек, целая колония муравьёв, грибы, мхи и другие растения, микроорганизмы и клеточные культуры.
Орбитальная лаборатория стала площадкой для проведения более чем 30 биомедицинских экспериментов и сбора большого массива биологических образцов и данных. Такого богатого «урожая» хватит на несколько лет внимательного изучения.
До этого земная флора и фауна осваивали в основном низкие околоземные орбиты с небольшим углом наклона к экватору, где действие космических лучей на экипаж не так агрессивно. По интенсивности излучения полярные орбиты нашей планеты – их прямая противоположность. Уровень радиации в этих зонах на целых 30 % выше привычного для космонавтов МКС. Поэтому учёные предпочли именно эти координаты для опытов, моделирующих условия дальнего космоса. Ведь бескрайние межзвёздные горизонты зовут человека всё дальше и дальше от родной планеты.
Предварительные итоги миссии…
Защита от радиации – внутри нас
Около 95 % генов, кодирующих белки, у мышей и человека совпадают. Поэтому именно мыши остаются одним из ключевых модельных организмов для изучения того, как факторы космического полёта могут воздействовать на человека.
Изучая мелких млекопитающих, учёные получают чёткое представление о том, как ведут себя в космосе нейрокогнитивный, сердечно-сосудистый, опорно-двигательный, иммунный и репродуктивный аппараты. Эти системы – настоящая ахиллесова пята телесного благополучия любого космического путешественника. Ведь за пределами магнитного поля Земли он неизбежно попадает в «лапы» невидимого врага – радиации. Из этого вытекает приоритетная задача биомедиков: обезопасить человека от космических лучей через разработку надёжных средств.
Мышиный экипаж аппарата «Бион-М» № 2 учёные разделили на 3 группы. Первой полностью «выключили» ген Nrf2 – один из главных внутренних защитников организма от космических лучей. Вторую группу животных изменениям не подвергали: она была контрольной. Третьей, наоборот, стимулировали работу этого гена, добавляя в пищу препарат Омеваксолон. Более жёсткий, чем на МКС, радиофон оказался по силам всем испытуемым.
Как отмечает заведующий лабораторией фенотипирования животных ИМБП РАН А. А. Андреев-Андриевский, вопреки прогнозам, группа № 1 вернулась «в достаточно бодром состоянии». Однако группа № 3, где действие гена Nrf2 было усилено, перенесла длительный полёт заметно легче. Тому свидетельство – гораздо более мягкие последствия облучения и утраты мышечной массы по сравнению с группой контроля. Результаты указывают на перспективность активации этой системы как одного из возможных способов защиты организма при длительных космических миссиях.
Космос переключает гены
В свою очередь, другая группа членов экипажа спутника «Бион-М» № 2 – мушки-дрозофилы – помогла отследить изменения, вызванные космической средой, не только у самих особей, но и у их наследников. Испытатели установили: в космосе работа генов (экспрессия), а также процессы их включения и выключения (эпигенетические механизмы) не только меняются, но и передаются из рода в род. На примере дрозофил учёные продолжают отслеживать, как космическая среда влияет на работу генов и системы восстановления ДНК на протяжении многих поколений.
Первые поколения были получены на МКС и «Бион-М» № 2, а затем эксперимент продолжился на орбитальной станции: к концу 2025 года исследователи получили уже 14–16-е поколения мух. Новые этапы эксперимента в 2026 году должны позволить проследить эти изменения на протяжении ещё большего числа поколений.
С одной стороны, учёными зафиксированы такие генетические особенности, которые держатся в 7–8-м поколениях особей, а затем возвращаются к норме. С другой стороны, есть гены, которые, раз «подстроившись» под космос, проделывать обратный путь уже не собираются. Более того, у мушек, чьи пращуры побывали на орбите, наблюдался накопительный эффект: генетически они оказались более приспособленными к миссиям любой длительности.
По мнению заведующей лабораторией биофизики клетки ИМБП РАН профессора И. В. Огневой, речь здесь может идти об образовании уже новой, космической популяции мух. Ведь экстремальные внепланетные условия стимулируют эволюцию живых организмов. В критических условиях они просто вынуждены приспосабливаться к непривычным для них радиации и невесомости. Это вопрос выживания.
Новые открытия заставляют задуматься – а как поведут себя в открытом космосе наши собственные гены? Какие обратимые и необратимые изменения ожидают человека в отрыве от родной «колыбели»?
Освоить космос нам помогут микроорганизмы
В среде обитания с совершенно новым уровнем гравитации и излучения будущие обитатели лунных баз, как и другие земные организмы, будут неизбежно испытывать стресс. А значит, они будут нуждаться не только в защитных костюмах, но и в защитных веществах – пробиотиках. Ведь если будет серьёзно подорван их иммунитет, пищеварение и уровень микрофлоры, лунонавтам будет уже не до изучения окрестностей.
Поэтому на базе спутника «Бион-М» № 2 учёные исследовали микроорганизмы, которые потенциально можно использовать для создания пробиотических средств прямо в космосе. Они не только выдержали жёсткие условия полёта на полярную орбиту, не превратившись в патогены, но вели себя даже активнее наземной группы контроля.
Отдельный вид микроорганизмов опробовали в новой биотехнологии утилизации мусора. Ведь на Луне, как и в дальних космических полётах, проблема отходов экипажа неизбежно возникнет. Прибегнуть к отправке «мусоровоза» на сжигание в плотные слои земной атмосферы оттуда будет уже далеко не так просто и не так рентабельно. Поэтому бактерии поместили в специальную ёмкость с имитацией использованных средств личной гигиены. Учёные хотели узнать, смогут ли микроорганизмы переработать их вне действия земной силы тяжести. Бактерии не только успешно справились с задачей, но и сумели довести отходы до стадии разложения без нагрева.
Заведующий лабораторией микробной экологии человека ИМБП РАН профессор В. К. Ильин отметил, что результат оказался впечатляющим. Микроорганизмам вполне хватило температуры 30 °C, чтобы сдать экзамен на «космическую профпригодность». Стратегию биоутилизации в космосе ждёт большое будущее.
Планетарная защита: от гипотез к фактам
Биологические образцы располагались не только внутри, но и снаружи аппарата «Бион-М» № 2. Самая суровая часть экспериментов выпала на долю микроорганизмов и культур, прикреплённых к внешней стенке биоспутника.
Стойкие к экстремальным температурам виды разложили по базальтовым контейнерам с 7-миллиметровыми углублениями – так имитировали поверхность метеорита. Среди наиболее устойчивых организмов оказались Halorubrum lacusprofundi — галоархея из гиперсолёного озера Дип-Лейк в Антарктиде — и Thermoanaerobacter siderophilus, выделенный из активного ила вокруг горячих источников Камчатки.
Эти испытания подтвердили возможность попадания живых организмов из космоса на нашу планету в составе метеоритов. Они также подтвердили, что земные экстремофилы выживают в открытом космосе. Такие результаты влекут за собой важные выводы.
С одной стороны, в будущих миссиях необходимо соблюдать особые меры предосторожности, чтобы случайно не занести живучую органику с родной планеты на другие космические объекты. С другой стороны, внеземные формы жизни тоже могут проникнуть на Землю. По оценке профессора В. К. Ильина, это может произойти не только через небесные тела, но и через тела самих космонавтов. И здесь неизбежно встаёт вопрос: как они себя проявят? Как полезные бактерии в составе пищевой цепочки или же как опасные паразиты?
Что впереди?
Исследования, посвященные аппарату “Бион-М” № 2, закладывают фундамент для следующей биомиссии, которая планируется на 2030 год. Сейчас ученые занимаются разработкой экспериментальной программы под названием «Бион-М» № 3.
Как сообщил директор ИМБП академик РАН О. И. Орлов, новый биоспутник тоже выйдет на полярную орбиту, но возьмёт уже новую высоту – 800 км. Там будет изучаться, как нерегулярные потоки высокоэнергетических частиц и неизменное фоновое излучение одновременно действуют на живые организмы. Следующим этапом должна стать программа полёта спутника серии «Возврат-МКА» на высоте 1500 км и выше. Миссии позволят поэтапно изучить условия дальнего космоса и основательно подготовиться к будущим межпланетным маршрутам.
