Рождение детей в космосе: что наука знает о размножении за пределами Земли

Мечты о постоянных поселениях на Луне и Марсе упираются не только в ракеты, системы жизнеобеспечения и защиту от радиации. Один из самых сложных вопросов, который до сих пор остаётся практически не изученным, — возможность безопасного зачатия, беременности и рождения здоровых детей в космосе. Авторы нового обзорного исследования, опубликованного в журнале Frontiers in Space Technologies, пришли к выводу: за более чем шестьдесят лет пилотируемой космонавтики ни один человек никогда не зачинал и не вынашивал ребёнка в космосе. Почти все современные знания основаны на экспериментах с животными — рыбами, лягушками, птицами, мышами и крысами. И результаты этих исследований рисуют неоднозначную картину.

Некоторые виды успешно размножались на орбите. Японские медаки стали первыми позвоночными, у которых оплодотворение прошло в условиях космоса с эффективностью, сопоставимой с земной. Однако у ряда животных исследователи обнаружили нарушения эмбрионального развития, указывающие на влияние космической среды. Особенно сложной оказалась ситуация у млекопитающих. Эксперименты показывают, что оплодотворение возможно, однако развитие ранних эмбрионов нередко замедляется. Учёные фиксировали снижение образования бластоцист, уменьшение числа успешных родов, изменения активности генов и повреждения ДНК под воздействием космической радиации.

При этом некоторые результаты оказались обнадеживающими. Выращенные на борту Международной космической станции эмбрионы мышей в отдельных экспериментах нормально развивались до стадии бластоцисты. Кроме того, высушенная и хранившаяся несколько месяцев на орбите сперма мышей после возвращения на Землю позволила получить здоровое потомство. Генетически и физиологически мыши очень близки к человеку. Удивительно, но девяносто пять процентов генов, кодирующих белки, у нас одинаковы. Кроме того, мыши — одни из самых изученных лабораторных животных в мире: накоплен колоссальный объём данных, их геном полностью расшифрован. Это значительно облегчает интерпретацию результатов космических экспериментов.

Дополнительную тревогу вызывают данные о возможных эпигенетических изменениях. Эксперименты на мышах позволяют предположить, что космический полёт способен влиять на регуляцию работы генов в половых клетках, а часть этих изменений потенциально может передаваться потомству. Однако долгосрочные последствия пока неизвестны.

Беременность в космосе может оказаться ещё более сложной задачей. Авторы исследования предлагают создать специальные орбитальные исследовательские платформы, где можно будет изучать влияние различных уровней гравитации — земной, лунной или марсианской — на процессы размножения и развития до начала подобных экспериментов с участием людей. Значительную роль в будущих исследованиях, по мнению учёных, сможет сыграть искусственный интеллект. Они предлагают использовать так называемых «цифровых двойников» — компьютерные модели, которые объединят биологические, физиологические и экологические данные для прогнозирования развития эмбрионов, беременности и роста детей в различных космических условиях.

Самая футуристическая часть обзора — концепция Synthetic Reproductive Adaptive Enhancement Technology. Она предполагает создание полностью автоматизированных систем, объединяющих искусственные матки, современные репродуктивные технологии, биосенсоры, искусственный интеллект и методы моделирования развития организма для обеспечения зачатия и вынашивания ребёнка в контролируемой среде за пределами Земли. Авторы подчёркивают: подобные идеи пока остаются исключительно теоретическими.

Директор Института медико-биологических проблем РАН академик Олег Орлов отмечает, что говорить о рождении человека в космосе абсолютно преждевременно, в первую очередь с морально-этической точки зрения. Целый ряд экспериментальных данных, как российских, так и зарубежных, свидетельствует: процессы созревания половых клеток, оплодотворения, первых делений, дробления вплоть до имплантации претерпевают изменения при действии факторов космического полёта. И если действие ионизирующего излучения на эти стадии развития изучено достаточно хорошо, хотя и не всеобъемлюще, то влияние невесомости практически неизвестно.

Однако рано или поздно человечество начнёт осваивать другие тела Солнечной системы, и вопрос поддержания популяции естественно возникнет. Поэтому учёные уже сегодня работают в этом направлении, ищут возможные пути предотвращения изменений в ряду поколений для сохранения нашего вида даже в условиях других планет.

Надо сказать, что «половыми» проблемами в космосе учёные разных стран занимаются уже много лет. Помощники здесь — те же крысы, птицы, мухи, рыбки. Впервые проблема репродукции возникла, как только встал вопрос о создании биологических систем жизнеобеспечения на орбитальных станциях. Тогда задача была чисто утилитарная: если космонавты научились выращивать пшеницу в бортовых оранжереях, то почему, скажем, птицы не могут служить источником получения высококалорийных продуктов, таких как яйца? Выбор пал на перепелов.

В 1978 году был пробный «перепелиный запуск» на биоспутнике «Космос-1129». Получилось не очень: почти все яйца при возвращении разбились. Тем не менее эмбрионы в руки учёных попали. Стало ясно: зарождение на орбите возможно. В 1990-м — первая победа: на борту станции «Мир» вывелись восемь перепелят. Но они быстро погибли. А в 1999 году удача наконец улыбнулась экипажу Виктора Афанасьева. С ним летали француз Жан-Пьер Эньере и словак Иван Белла. Словацкие специалисты сделали транспортный инкубатор, в который заложили шестьдесят оплодотворённых яиц. Учёные хотели получить птенцов в космосе и постараться максимально сохранить их. На станцию доставили даже специальный блок для «новорожденных» — центрифугу. Она делала до ста десяти оборотов в минуту, создавая для перепелят привычную силу тяжести.

Но птенцы, которым удалось вылупиться, к условиям невесомости адаптироваться не смогли. Благополучно приземлились только три. В спускаемом аппарате оказалась слишком низкая температура — всего одиннадцать градусов выше нуля. Тем не менее учёные получили поразительный результат: впервые в истории живые существа, родившиеся в космосе, вернулись на Землю.

Эксперимент «Перепел» продолжился и на Международной космической станции. Здесь в космическом инкубаторе «высиживались» сорок восемь яиц японского перепела. Опыт проводил космонавт Олег Кононенко. Учёные пришли к выводу, что причина аномалий у вылупившихся перепелят — либо радиация, либо отсутствие гравитации. Кононенко нужно было проверить последнюю версию. Был разработан новый инкубатор из двух частей: статичной и центрифуги с перегрузкой при вращении в одну единицу. Учёные заметили, что на Земле перепелиха, высиживая яйца, раз в сутки обязательно их переворачивает. Поэтому задача космонавта была такой же: раз в сутки он выключал центрифугу, поворачивал яйца, ставил маркеры. В определённые дни он доставал по шесть яиц из центрифуги и из статичной части, делал в каждом трещинку, чтобы ввести формальдегид. Так фиксировалось развитие эмбриона. Теперь можно было сравнить, как он развивается в яйцах, находящихся в невесомости, и в яйцах под воздействием искусственной гравитации. До вылупления птенцов в том эксперименте не дошло — это и не планировалось. Но результаты позволили учёным сделать важные выводы о влиянии гравитации на эмбриональное развитие птиц.

Ещё в 2019 году появилась новость, от которой можно было впасть в ступор: американский стартап собирался послать женщину на последних сроках беременности в космос. Компанию, исследующую условия воспроизводства человека на орбите, интересовали сами роды — миссия на двадцать четыре-тридцать шесть часов. Предположительная дата — 2031 год. Роды предполагалось проводить на низкой орбите. Чтобы стать участницей программы, у «космонавтки» должен быть опыт двух безупречных родов и высокая природная устойчивость к радиации. Судя по заявлениям, в проекте собирались задействовать около тридцати будущих мам. Оговаривалось: каждая может в любой момент отказаться от участия.

Вопрос рождения детей в космосе остаётся открытым. Наука знает, что некоторые виды животных могут размножаться на орбите, но млекопитающие сталкиваются с трудностями. Невесомость, радиация и неизвестные факторы космической среды могут влиять на эмбриональное развитие, и последствия этих влияний пока не изучены до конца. Но рано или поздно человечеству предстоит ответить на этот вопрос, если мы действительно собираемся стать межпланетным видом. И чем раньше мы начнём искать ответы, тем больше шансов, что первые дети, рождённые за пределами Земли, появятся на свет здоровыми.