Мухи, мыши, семена: как биоспутник «Бион-М» №2 приближает освоение дальнего космоса

Освоение дальнего космоса давно перестало быть просто мечтой, сегодня Россия планомерно ведет исследования, которые сделают межпланетные перелеты безопасными для человека. Биоспутник «Бион-М» № 2 провел на полярной орбите 30 суток, причем в условиях, где радиационный фон на треть выше, чем на Международной космической станции. За месяц проект позволил собрать колоссальный объем данных, и на его изучение у исследователей уйдут годы. Но уже сейчас ученые готовы сделать предварительные выводы об успехе миссии и состоянии «экипажа» космического аппарата.

С 6 по 12 апреля в России проходит Неделя космоса. Инициатива учреждена Указом Президента РФ от 29 декабря и направлена на популяризацию космических достижений, поддержку научных проектов и развитие космического туризма. Организатором выступает Государственная корпорация «Роскосмос». Накануне 65-летия полета Юрия Гагарина мы продолжаем рассказывать о самых интересных проектах отрасли. Ученые Государственного научного центра РФ — Института медико-биологических проблем РАН поделились с Наука.РФ сведениями о своих открытиях.

Запуск биоспутника

20 августа 2025 года запуск космического аппарата «Бион-М» № 2 был осуществлен с космодрома Байконур при помощи ракеты-носителя «Союз-2.1б», разработанной Ракетно-космическим центром «Прогресс». Высота ракеты без головной части составляла 33,9 метров, в качестве топлива для объекта, горючего и окислителя, использовали керосин и жидкий кислород. Но что представляет из себя сам биоспутник? Это большая автоматизированная медико-биологическая лаборатория, масса которой — около 6,4 тонн. Аппарат с живыми организмами на борту вывели на высокоширотную орбиту высотой 370 км и наклонением — 96,62°, где он находился 30 суток.

Целью миссии было исследовать то, как радиация и невесомость влияют на животных и растения на полярной орбите. В отличие от традиционных орбит с меньшим наклонением эти условия для живых организмов были более экстремальными по причине повышения уровня радиации примерно на 30% в сравнении с ситуацией на Международной космической станции. Исследования позволили воссоздать условия дальнего космоса для понимания того, как готовить миссии на другие планеты, например, на Луну или Марс.

«Экипаж» космического аппарата

В состав «экипажа» биоспутника «Бион-М» № 2 вошли 75 мышей, дрозофилы, муравьи, клеточные культуры и растения, включая зерновые и семена образцов, ранее уже бывавших в космосе. Центральным объектом эксперимента, как отмечает Александр Андреев-Андриевский, заведующий — ведущий научный сотрудник лаборатории фенотипирования животных отдела космической биологии ГНЦ РФ — ИМБП РАН, кандидат биологических наук, стали именно мыши. Генетически и физиологически они ближе всего к человеку, около 95% генов, кодирующих белки, у мышей и людей совпадают. Ученый уточнил, что только на млекопитающем можно одновременно изучать сердечно-сосудистую, иммунную, мышечную и нейрокогнитивную системы, то есть все то, что определяет здоровье будущего космонавта на межпланетной «трассе». Чтобы выявить риски и понять механизмы защиты организмов от космической радиации, грызунов на борту аппарата разделили на три группы. Был проведен эксперимент в направлении молекулярной генетики по удалению у животных гена Nrf2. Исследователи использовали животных, нокаутных по этому гену, а также группу мышей, которым вводили препарат «Омеваксолон», чтобы наблюдать индукцию этого гена. Третья группа подопытных мышей была контрольной, без экспериментального воздействия.

  Видео: Отдел космической биологии ГНЦ РФ — ИМБП РАН

«Нокаутная группа представляла собой намеренно сверхчувствительный биоиндикатор: отсутствие Nrf2 усиливает реакцию на повреждающие факторы, а значит даже минимальные дозы радиации, которые у здорового организма скомпенсировались бы естественными механизмами защиты, проявятся у таких животных в виде отчетливых патологических изменений. Однако по предварительным результатам эта группа грызунов вернулась в достаточно бодром состоянии, поэтому можно говорить об относительной безопасности длительного космического полета при воздействии спектра радиации, приближенного к межпланетному пространству. А у группы с активированным Nrf2 мы зафиксировали выраженное снижение негативных последствий полета, таких как потеря мышечной массы и радиационное воздействие. То есть активация защитных систем организма открывает хорошие перспективы для обеспечения здоровья космонавтов при освоении дальнего космоса», — добавил ученый.

Система ухода за животными на биоспутнике была полностью автоматизирована, начиная от обеспечения кислородом, освещением, контроля температуры и заканчивая питанием и уборкой отходов жизнедеятельности. В ходе миссии ученым также удалось протестировать новую технологию кормления животных.

«Ранее использовалась пастообразная пища, как из тюбиков, что было удобнее с инженерной точки зрения, однако новая технология кормления сухим кормом и водой показала отличные результаты. Более того, скорость восстановления животных после полета, то есть скорость их реадаптации к земной гравитации, напрямую зависела от рациона в космосе. Полученные данные имеют значение для подготовки к межпланетным миссиям, ведь после полета к другой планете космонавтам нужно будет быстро восстановиться в условиях ограниченного времени для выполнения поставленных задач. Отмечу, что все эти выводы пока предварительные, по ходу миссии мы собрали 20 000 образцов, на изучение терабайтов видеозаписей и полученных массивов данных у научных организаций уйдет несколько лет», — пояснил Александр Андреев-Андриевский.

«ТЕЛЕНАУКА» и «космическая наследственность»

Впервые в ходе миссии биоспутника для получения научных данных о состоянии живых организмов под воздействием факторов полета исследователи использовали видеосистему «ТЕЛЕНАУКА». Благодаря отечественной разработке ученые получали необходимые сведения в режиме реального времени.

Анализируя полученные данные, исследователи ГНЦ РФ — ИМБП РАН в том числе пытаются понять, возможно ли изменение механизмов передачи наследственных признаков под воздействием факторов космического полета. На биоспутнике ученые получили три поколения дрозофилы и установили, что определенные изменения сохраняются и после космического полета в нескольких поколениях.

«Мы на сегодняшний день не знаем, во-первых, есть ли изменения в ДНК после космического полета «Бион-М» №2, а во-вторых, передаются ли они. Однако нами установлено, что изменения экспрессии генов и эпигенетические изменения точно сохраняются через несколько поколений. Таким образом, последовательность нуклеотидов в ДНК, возможно, остается прежней, но экспрессия этих генов отличается ввиду эпигенетических изменений. Сейчас мы проводим полное геномное секвенирование транскриптома и будем анализировать экспрессию всех генов. Также мы анализируем содержание эпигенетических маркеров у плодовой мушки в тканях мужской и женской репродуктивных систем. Нужно понять, каким образом передаются эти изменения: по мужской, по женской линиям или по обеим? Может быть каким-то образом меняется гендерный вклад», — поделилась Ирина Огнева, заведующая лабораторией биофизики клетки ГНЦ РФ — ИМБП РАН, профессор, доктор физико-математических наук.

После полета на Международной космической станции в апреле 2025 года потомки «мух-космонавтов» дали три поколения на «БИОН-М» № 2, а затем следующие их поколения снова были отправлены на МКС. В результате исследований ученые зафиксировали сохранение изменений экспрессии генов вплоть до 15-16 поколения дрозофил. Это открытие противоречит классическому представлению о том, что геном половых клеток стабилен, защищен от внешних воздействий и не передает приобретенных изменений потомству.

«Теперь мы знаем, что после космического полета изменения экспрессии генов могут сохраняться у потомков. Причем, одни маркеры сохраняются у нескольких поколений, а потом через 7-8 поколений выходят обратно, на контрольный уровень. Но есть гены, которые продолжают демонстрировать изменение экспрессии в течение 14 поколений, и никакой тенденции к возвращению исходного уровня мы не видим. То есть экстремальные воздействия могут приводить к установлению нового паттерна экспрессии. Наверное, это в определенной степени некая стимуляция эволюционного процесса. Измененная экспрессия гена смещает спектр белков, а значит и признаки, что может в целом привести к изменению фенотипа. Вероятно, можно предположить формирование новой популяции. Мухи, живущие на Земле, отличаются от тех, несколько поколений которых находилось в космосе», — уточнила Ирина Огнева.

Будет ли эпигеном человека столь же пластично реагировать на внешнее воздействие при освоении дальнего космоса? И насколько эти изменения могут сделать покорителей других планет отличными от исходного «земного» фенотипа? Прорывное открытие поставило перед учеными вопросы, на которые еще только предстоит найти ответы.

Есть ли жизнь между планетами

Еще одним из самых интересных экспериментов миссии стало исследование гипотезы панспермии, предполагающей перенос жизни между планетами посредством метеоритов. Для ученых ГНЦ РФ — ИМБП РАН эксперимент «Метеорит» на биоспутнике был уже четвертым по счету. О предварительных результатах исследования сообщил Вячеслав Ильин, заведующий лабораторией микробной экологии человека, профессор, доктор медицинских наук, член-корреспондент РАН, заслуженный деятель науки Российской Федерации:

«Мы использовали «контейнеры», небольшие «метеориты-кольца», выточенные из базальта. Каждое из изделий состояло из 24 лунок глубиной примерно 7 мм, в которые помещали термоустойчивые микроорганизмы. Чаще всего мы вели работу совместно с Институтом микробиологии РАН. По сумме за два полета, где у нас было бактериологическое содержимое, рост культуры зафиксирован только в одном проценте случаев, что демонстрирует агрессивность среды, через которую проходил наш «Метеорит», закрепленный на внешней поверхности спутника. Погибли все вложения, кроме культуры из состава активного ила, собранные вокруг кипящих источников на Камчатке (Thermoanaerobacter siderophilus) и микроорганизмов, которые изолировались с внешней стороны МКС. Выделяли спорообразующий микроорганизм рода Bacillus, который также продемонстрировал устойчивость к факторам внешней среды».

Полученные данные подтвердили гипотезу панспермии, в составе метеоритной массы на Землю может попасть некий микробный консорциум или монокультуры, которые способны развиваться в земных условиях. При этом, следует понимать, что перенос микроорганизмов на поверхностях космических аппаратов, разумеется, невозможен, поскольку для эксперимента специально создавали имитации метеоритов с заглублениями. Тем не менее при выполнении космонавтами будущих межпланетных миссий, определенные риски все же существуют.

«Важно понимать, что при наличии какой-то биоты на других планетах, она все равно может попасть в обитаемый отсек и в составе микробного ценоза «прийти» на Землю. Подобная «транспортировка» возможна как в составе микрофлоры человека, так и в составе микрофлоры среды обитания. Если какие-то марсианские примитивные микроорганизмы найдут для себя нечто трофически интересное в составе человеческого организма, они там обоснуются и будут сосуществовать. Вопрос в том, в каком формате будет это сосуществование? Как сапрофиты, имеющие свое место в составе пищевой цепочки, или как паразиты, способные вызывать неожиданные инфекционные патологии? Если на Марсе обнаружен метан, то значит можно допустить там присутствие метаногенов и метанотрофов. И те и другие могут жить в кишечнике человека и прекрасно там себя чувствовать», — объяснил Вячеслав Ильин.

Поставленные вопросы, по мнению ученых, ведут к необходимости моделирования новых научных экспериментов. Кроме укрепления естественных барьеров колонизации человека, понадобится рассмотреть также задачи прерывания путей передачи внепланетных микроорганизмов и разработку актуальных средств защиты.

Освоение дальнего космоса

Миссия «Бион-М» № 2, завершившаяся 19 сентября 2025 года, признана успешной по совокупности биологических и технологических критериев. К таким показателям следует отнести оптимальное функционирование бортовой и научной аппаратуры и выживаемость биологических организмов, что свидетельствует о стабильности систем жизнеобеспечения.

Несмотря на то, что данные будут анализироваться учеными еще долгое время, однозначно можно утверждать, что человек сможет освоить дальний космос. Результаты экспериментов имеют ключевое значение и для создания Российской орбитальной станции, так как проект, по мере исчерпания ресурсов МКС, сможет обеспечить интересы России в таких сферах, как экономика и безопасность. Подводя итоги мероприятий Федеральной космической программы России за 2025 год, ГК «Роскосмос» было также запланировано создание космических комплексов научного назначения на ближайшие 10 лет в рамках нового федерального проекта «Космическая наука». В их числе как фундаментальные, так и прикладные космические исследования. Например, астрофизические обсерватории, помогающие глубже понять природу уникальных процессов во Вселенной, миссии с целью исследования и освоения Луны, Венеры и других тел Солнечной системы, а также аппараты для прогнозирования космической погоды.

С 6 по 12 апреля 2026 года в России проходит Неделя космоса. 29 декабря Президент России подписал указ о ежегодном проведении Недели. Организатор Недели космоса — Государственная корпорация «Роскосмос».

Светлана Минеева