Космос беспощаден. Он разрушает вашу ДНК, атрофирует мышцы и истончает кости. Он изолирует вас в металлической капсуле с вашими самыми мрачными мыслями на месяцы, а то и годы. Радиация, микрогравитация, невероятная психологическая нагрузка. Это настоящий рецепт мучительной смерти. Или так мы думали.
А что, если мы просто… выключим эту систему?
Животные делают это уже 250 миллионов лет. Это называется гибернацией (спячкой). Птицы, рыбы, медведи — они уходят в «оффлайн». Они не едят. Не пьют. И даже не мерзнут. Их тела впадают в состояние подвешенной анимации настолько глубоком, что потребление кислорода сводится к минимуму. Представьте, что мы можем использовать это, чтобы пережить самые тяжёлые этапы полёта на Марс. Никакого голода. Никакой скуки. Никакого радиационного ущерба. Вы просыпаетесь в пункте назначения свежими и бодрыми, практически не израсходовав припасы.
Звучит как магия, но люди — не медведи. У нас нет такого «выключателя». Поэтому учёные пытаются его создать.
Защита от радиации
Главная угроза — радиация. На Земле нас защищает атмосфера. В космосе вы находитесь беззащитными перед лицом космических лучей. Эти ионы прошивают ваши клетки, накапливаются в обшивке космических кораблей и буквально «прожаривают» пассажиров изнутри. Создание эффективной защиты сложно, дорого и в большинстве случаев малоэффективно.
Гибернация предлагает другое решение.
Когда впадающие в спячку животные погружаются в тупор (состояние оцепенения), их метаболическая активность резко падает. Нити ДНК плотно упаковываются, защищаясь от ионизирующего повреждения. Ещё лучше? Их клетки развивают мощные механизмы восстановления, исправляя ошибки, которые убили бы человеческую клетку за несколько недель.
«Невероятно, что они способны на это», — говорит Елена Грачёва из Йельского университета, которая заведует колонией тринадцатиполосых землеройковых сурков. «Частота сердечных сокращений падает до одного удара каждые несколько минут. Температура тела опускается до 4°C — холод, как в холодильнике, и тем не менее… они выживают».
Грачёва нашла триггер. Он находится в части мозга, называемой субфорникальным органом (SFO). Если ввести туда определённую молекулу, сурок полностью перестает чувствовать жажду. Абсолютно. Даже после месяцев без капли воды. У людей тоже есть SFO. Он имеет ту же форму. Структура связей выглядит похоже.
Если мы сможем взломать этот переключатель, мы сэкономим не только вес за счёт продовольствия и воды. Мы, возможно, просто выживем в путешествии.
Поиск кнопки «Вкл.»
Проблема в том, как это сделать.
Большинство ранних экспериментов требовали инвазивных хирургических вмешательств в мозг. Воздействие на область рafe pallidus (бледного верёвчатого тела), ответственную за регулирование температуры и энергии, работает. Оно быстро вызывает тупор. Но сверление отверстия в черепа астронавта — нежизнеспособная процедура для запуска. Этически сомнительно. Логистически невозможно.
Надежда возлагается на ультразвук.
С 2023 года исследователи из Вашингтонского университета в Сент-Луисе используют звуковые волны для вызова тупора без физического контакта с тканью мозга. Маттео Черри из Болонского университета добивается возможности скоро протестировать это на добровольцах-людях, финансируемых Европейским космическим агентством (ESA). Неинвазивно. Обратимо. Элегантно.
Есть и другие кандидаты. Синиша Хрватин из Массачусетского технологического института (MIT) сосредоточился на преоптической области — нейронном контуре, связанном с метаболизмом у хомяков. Активация нейронов в этой области мгновенно понижала их температуру до 15°C. Хрватин подозревает, что этот контур сохранён у многих видов, даже у тех, которые никогда не впадают в спячку. «Мы можем использовать его для модификации метаболизма», — говорит он.
Он ещё не проверял, есть ли у людей такая же проводка. По крайней мере, пока.
Медицинские перспективы
Марс, конечно, звучит круто. Но синтетический тупор может спасти жизни уже здесь, на Земле.
Подумайте об этом. Рак. Болезнь Альцгеймера. Паркинсон. Гибернация запускает масштабный регенеративный ремонт. Она лишает опухоли ресурсов для роста. Голландская команда изолировала молекулу под названием SUL-138 из хомяков, которая вызывает защиту, подобную тупору. Они уже тестируют её на людях с болезнью Паркинсона. Результаты также выглядят многообещающими для сердечной недостаточности и астмы.
Отделения неотложной помощи могут измениться в одночасье.
Клифтон Каллауэй из Университета Питтсбурга вводит пациентам седативные препараты, такие как дексметедомицин, снижая их метаболизм на 20%. Это ничто по сравнению с сурком, но это снижает потребность в калориях и успокаивает организм во время интенсивной терапии. Он представляет себе мир, где жертвы травм помещают в индуцированный тупор после сердечных приступов или инсультов. Выиграть время. Остановить воспаление. Дать врачам поработать.
Терапевтическая гипотермия уже существует. Но она имеет недостатки. Организм сопротивляется холоду. Дрожь. Стресс. Резкий скачок воспаления. Животные, впадающие в спячку, не дрожат. Они принимают холод. Синтетический тупор имитирует это принятие, потенциально избегая биологического отклика, который делает текущую холодную терапию рискованной.
«Вызвать тупор относительно просто, — говорит Кристине Ган из ESA. — А вот вернуть их к жизни — вот в чём трудность».
Она права.
Мы до конца не понимаем, как просыпаются впадающие в спячку. По-настоящему нет. Мы знаем, как они засыпают. Безопасное проектирование процесса пробуждения кажется более сложной задачей. Если вы разбудите астронавта с неврологическими повреждениями из-за ошибки в последовательности выхода из спячки, вся миссия провалится. Если вы разбудите пациента с болезнью Паркинсона в коме, эксперимент закончится плохо.
Одни говорят, что это займёт десять лет. Другие — тридцать. Возможно, больше.
Технологии становятся лучше. Ультразвук уже работает на свиньях. Молекулярные карты постепенно заполняются. Но всегда есть риск создать что-то, что нельзя выключить. Человек в спячке? Общество во сне? Или просто тихий способ добраться до звёзд.
Никто пока не знает. Но мы прислушиваемся к сигналу.
