Тривалі космічні експедиції — це надважке випробування для людського організму. Поза захисним куполом Землі на мандрівників чекає нищівне опромінення, а мікрогравітація поступово руйнує м’язи, кістки та зір. Не менш небезпечним є і психологічний тиск від тривалого перебування в тісному замкнутому просторі.
Проте розв’язання цих проблем уже існує в природі понад 250 млн років. Це зимова сплячка, або гібернація — унікальний фізіологічний стан, який дозволяє тваринам буквально «вимикати» життєві процеси в часи дефіциту ресурсів. Сьогодні науковці з усього світу, за підтримки ESA та NASA, намагаються адаптувати цей механізм для людей.
Захисний щит від радіації та голоду
Космічне випромінювання — один із головних ворогів астронавтів. Без захисту магнітосфери та атмосфери екіпаж постійно зазнає впливу галактичних космічних променів і високоенергетичних частинок Сонця, які здатні пошкоджувати клітини та ДНК. Водночас експерименти на тваринах свідчать, що у стані гібернації організм може ставати стійкішим до радіації. У цьому стані різко сповільнюється обмін речовин і зменшується споживання кисню, що знижує утворення шкідливих вільних радикалів. Крім того, дослідники припускають, що перебудова структури хроматину та активізація механізмів відновлення ДНК допомагають клітинам краще переносити радіаційні ушкодження.
Крім того, штучне заціпеніння знімає проблему ресурсів. За словами науковця Кліфтона Каллавея з Піттсбурзького університету, для польоту на Марс одному астронавту потрібно близько 300 кг їжі. Зниження метаболізму навіть на чверть суттєво зменшить вагу корисного навантаження, полегшуючи запуск корабля.
Як увімкнути анабіоз у людини
Люди еволюційно не пристосовані до сплячки. Аби обійти це обмеження, дослідники вивчають тварин-екстремалів. Наприклад, арктичні ховрахи здатні знижувати температуру тіла до позначки нижче нуля, зберігаючи мозок і серце неушкодженими завдяки перебудові білка міозину.
Олена Грачова з Єльського університету досліджує субфорнічний орган (SFO) мозку, який під час сплячки пригнічує відчуття спраги. Ця структура є і в людей. Інший нейробіолог, Сініша Хрватін із MIT, виявив у преоптичній зоні мозку хом’яків нейронний ланцюг, активація якого знижує температуру тіла до 15 °C. Оскільки цей механізм є спільним для багатьох видів, учені сподіваються відтворити його і в людини.
Для введення в синтетичне заціпеніння вже випробовують хімічні препарати та ультразвук. Деякі експерименти на людях із використанням м’яких седативних засобів уже показали зниження метаболізму на 20 %.
Від трансплантації до боротьби з раком
Технологія штучного анабіозу може здійснити революцію на Землі задовго до того, як перший астронавт у стані гібернації вирушить до Марса.
- Невідкладна допомога. При інфарктах та інсультах штучне заціпеніння допоможе медикам уповільнити руйнування тканин мозку та серця, виграючи дорогоцінний час для операції. На відміну від медикаментозної коми, пацієнтам у стані заціпеніння не потрібні складні апарати життєзабезпечення.
- Трансплантологія. Активація механізмів гібернації в донорських органах дозволить значно подовжити термін їхнього зберігання та врятувати тисячі життів.
- Онкологія та хронічні хвороби. Голландські науковці з Університету Гронінгена вже тестують молекулу SUL-138, виділену з хом’яків, для лікування хвороби Паркінсона. Крім того, уповільнення метаболізму здатне гальмувати поділ ракових клітин.
Оптимістичні прогнози вказують, що перші технології штучного заціпеніння для медичних потреб людини з’являться вже протягом найближчих 10–15 років. Проте для дальніх космічних польотів знадобиться більше часу, адже науковцям потрібно навчитися не лише безпечно вводити людей у стан анабіозу, а й безпечно повертати їх до життя.
Раніше ми пояснювали, чому кріокамера не допомогла б герою «Футурами» потрапити у майбутнє.
За матеріалами The Guardian
