КОСМИЧЕСКАЯ УГРОЗА: как наше сердце стареет из-за гравитации

Photo by Alessandro Ferrari on Unsplash

Мечта о путешествиях по бескрайним звездным просторам давно овладела умами людей. Многое из того, что раньше казалось фантастикой, сегодня является реальностью. Но насколько организм человека, эволюция которого происходила в земных условиях, приспособлен к жизни в космосе? Ученые вынуждены признать, что не очень. Но они не сдаются, пытаясь найти новые способы выживания в межзвездном пространстве.

ВПЕРЕД, К МНОГОПЛАНЕТНОЙ ЦИВИЛИЗАЦИИ!

момента последнего старта американского экипажа «Аполлона» в 1972 году нога человека не ступала на лунную поверхность. Но в последнее время астронавтика демонстрирует впечатляющие успехи.

С этого года астронавты начали готовиться к геологическим работам, которые будут происходить в суровых условиях южного полюса Луны. Новый визит человека на спутник Земли запланировало НАСА на сентябрь 2026 года. Не отстает от НАСА и неугомонный Илон Маск.

В этому времени его SpaceX хочет запустить пять кораблей на Марс. И если все пройдет благополучно, то через четыре года возможны полеты с экипажем. Благодаря новейшим технологиям люди стремятся сделать свою жизнь многопланетной. Но до конца ли они осознают вызовы, с которыми им придется столкнуться в космосе?

РАДИАЦИОННАЯ ОПАСНОСТЬ

В сентябре 2024 года в рамках космической миссии Polaris Dawn экипаж корабля Dragon 2 удалился на 1400 км от Земли. Для сравнения, МКС вращается вокруг Земли на высоте около 400 км, которая является относительно безопасной. А вот на большем удалении угроза жизни людей значительно возрастает.

В первую очередь нужно помнить, что за пределами земной магнитосферы, начиная с высоты примерно в 1000 км, открытый космос становится чрезвычайно радиоактивен. Но и сама магнитосфера накапливает заряженные частицы в особых зонах, которые именуют поясами Ван Аллена.

«ЯДОВИТЫЙ» ВАКУУМ

Поэтому инженерам-планировщикам полетов постоянно нужно решать непростую задачу: как защитить от вредного космического влияния людей и аппаратуру. Особенно эта проблема актуальна для выхода в космос. Поэтому целью Polaris Dawn, помимо прочего, стало испытание в открытом космосе облегченных скафандров EVA.

Задача весьма непростая, учитывая, что в новом методе выхода в космос разработчики отошли от привычных «стандартов» НАСА.

Скафандр должен не только защищать человека от радиации, низких температур и мелких метеоритов. Вакуум сам по себе вовсе не безопасен — взаимодействуя с многими материалами, он начинает выделять токсины, которые после герметизации скафандра остаются внутри.

«КОСМИЧЕСКОЕ» СЕРДЦЕ

Но не только различного рода внешние воздействия угрожают человеку в космосе. По-видимому, биологически он вообще не очень приспособлен к длительным космическим путешествиям. В одной из последних статей международный научный журнал Nature обобщает некоторые данные о состоянии здоровья космических туристов и астронавтов, а также данные экспериментов, раскрывающих влияние на организм микрогравитации, радиации и других космических «атрибутов».

Например, исследователи отправили на МКС искусственную сердечную ткань, чтобы измерять ее эффективность. Результаты оказались неутешительными — всего за один месяц пребывания в космосе она ослабла, ее «биения» стали нерегулярными. Сердечная ткань претерпела молекулярные и генетические изменения, которые характерны для эффекта старения.

МИКРОГРАВИТАЦИЯ ВЫЗЫВАЕТ СТРЕСС

Виной всему — микрогравитация, оказывающая пагубное воздействие на сердце человека. Оно нередко фиксировалось и у астронавтов, испытывающих различные сердечно-сосудистые изменения. К примеру, такие как аритмия.

Изучать подобные эффекты ученым в условиях длительных космических полетов очень непросто, тем более учитывая, что речь идет об экспериментах на людях. Но специалисты из американского Университета Джонса Хопкинса в Балтиморе нашли выход — они отправили на орбиту искусственно созданную сердечную ткань, где она путешествовала 30 дней.

Набор образцов был сконструирован из человеческих стволовых клеток и снабжен системой штифтов, имитирующих сокращение сердечной мышцы. Вся эта система заняла совсем немного места — примерно как половина мобильного телефона. На Земле был создан ее аналог. А дальше с помощью датчиков исследователи мониторили и сравнивали данные «космического» и «земного» сердца.

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ МУТАЦИИ

Через 12 дней сила сокращения тканей у «космического сердца» по сравнению с «земным» снизилась почти вдвое. Его биение стало нерегулярным, причем на 19-й день период между каждым биением увеличился более чем в 5 раз. Хорошая новость в том, что, судя по всему, по возвращению на Землю сердечно-сосудистый стресс проходит и ритм постепенно восстанавливается. Другое дело — генетические мутации.

После месяца на орбите нити белков, отвечающие за сокращения мышц, были короче и располагались беспорядочнее, митохондрии разбухли и стали фрагментированными. Экспрессия генов, контролирующих эти процессы, существенно отклонялась от нормы. Ученые планируют продолжить изучение тканей сердца и других органов в условиях космоса.

В конечном итоге они надеются протестировать препараты, которые могут противодействовать некоторым видам влияния микрогравитации на организм человека. И давняя мечта о длительных, но безопасных космических путешествиях станет намного ближе.

Оригинальное исследование: