Спячка для Марса: учёные ищут способ отключить человеческий организм на время полёта

Дорога на Марс займёт месяцы. Всё это время космонавты будут подвергаться опасной радиации, терять мышечную массу и костную ткань, страдать от замкнутого пространства и психологического давления. Решение, которое предлагают учёные, звучит как научная фантастика: погрузить экипаж в искусственную спячку на весь полёт. Исследователи по всему миру работают над тем, чтобы сделать это реальностью.

Спячка — физиологическая стратегия, которой 250 миллионов лет. Животные, впадающие в неё, почти полностью отключают функции организма: не едят, не пьют, не двигаются, не испытывают голода и холода. Их сердцебиение замедляется до одного удара в несколько минут, температура тела падает до 4°C. Они могут существовать в таком состоянии месяцами без пищи и воды. Для космического полёта это идеальный режим: меньше еды и воды, меньше нагрузки на системы жизнеобеспечения, защита от радиации и потери мышц и костей.

Исследования показали, что спячка защищает от радиационного повреждения. Во время неё животные снижают метаболическую активность, потребляют меньше кислорода и плотно упаковывают нити ДНК, что снижает риск повреждений. У гибернаторов также работают мощные механизмы восстановления ДНК. Это может решить одну из главных проблем длительных космических полётов — отсутствие эффективной защиты от радиации.

Проблема в том, что люди не впадают в спячку. Эволюция не дала нам этой способности. Чтобы преодолеть это, учёные изучают механизмы, которые позволяют животным отключаться и включаться без негативных последствий. Физиолог Елена Грачева из Йельского университета наблюдает за колонией сусликов, которые впадают в спячку на восемь месяцев. Она выявила область мозга — субфорникальный орган, который регулирует жажду, и молекулу, которая устраняет её при введении в эту область. Такая же область существует и у человека.

Биохимик Келли Дрю из Университета Аляски более 20 лет изучает арктических сусликов, которые понижают температуру тела с 37°C до отрицательных значений. Она обнаружила, что во время спячки ключевой мышечный белок миозин радикально меняет способ использования энергии, позволяя мышцам выдерживать низкие температуры без повреждений.

В последние годы исследователям удалось вызвать искусственное оцепенение у животных с помощью ультразвука — неинвазивного метода, который передаёт звуковые волны. Учёные из Вашингтонского университета в Сент-Луисе успешно применяли этот подход. Исследователь Синиша Хрватин из Массачусетского технологического института выявил, что активация нейронов в преоптической области мозга хомяков вводила их в оцепенение, понижая температуру тела до 15°C. Эта нейронная цепь, вероятно, существует у разных животных, включая тех, которые не впадают в спячку, что открывает возможность вызвать подобное состояние и у людей.

Некоторые учёные уже проводят эксперименты на людях. Клифтон Каллауэй из Питтсбургского университета давал здоровым добровольцам седативное средство дексмедетомидин в течение пяти дней. Это снизило скорость метаболизма на 20% и общее потребление калорий на 30%. Это меньше, чем у суслика, но даже такое снижение может быть полезным для космического полёта. Для полёта на Марс одному астронавту требуется около 300 килограммов пищи туда и обратно. Сокращение этой цифры на четверть или больше даст значительную экономию.

Перспективы синтетической спячки выходят за пределы космоса. Учёные изучают её как средство лечения рака, болезни Альцгеймера, сердечной недостаточности и других заболеваний. Гибернация стимулирует восстановление органов и клеток, препятствует росту раковых клеток и делает их более уязвимыми для лечения. Группа голландских учёных выделила молекулу SUL-138 у сирийских хомяков, которая обладает защитными и регенерирующими свойствами, и уже начала её испытание на пациентах с болезнью Паркинсона.

Возможность отключать человеческий организм на месяцы изменит не только космические путешествия, но и медицину. Если учёные смогут разгадать механизмы спячки, они получат ключ к лечению болезней, которые сегодня считаются неизлечимыми. Вопрос не в том, можно ли это сделать, а в том, когда. И ответ на него, возможно, находится в лабораториях, где изучают сусликов и хомяков. А не в космосе. По крайней мере, пока.