Горы поколений: космические мушки помогут защитить гены людей в дальних полётах
Российские учёные вывели уникальную популяцию космических плодовых мушек-дрозофил. Это генетическая линия, в которой пять поколений из 14 родились в условиях невесомости и высокой радиации на околоземных орбитах.
В ходе процесса у насекомых закрепились стойкие изменения в генах, ответственных за сохранение наследственного материала и работу нервной системы, что демонстрирует сильное эволюционное давление космической среды. Открытие поможет разработать методы защиты генетического материала людей в длительных космических путешествиях и при освоении других планет.
Когда возникают новые популяции
Сотрудники Института медико-биологических проблем РАН впервые в мире вывели новую космическую популяцию мух. Это уникальная линия плодовых мушек-дрозофил, в которой специалисты проследили влияние космических факторов — невесомости и радиации — на 14 поколений подряд, пять из них появились на свет на околоземных орбитах.
Справка «Известий»: Основателей «династии» космических мушек отправили на МКС в апреле 2025 года в составе 73-й экспедиции. От них на станции было получено первое поколение неземных дрозофил. В августе представители седьмого колена этой линии совершили путешествие на спутнике «Бион-М» № 2. В этом полете на свет появились 9–10-е поколения. Затем их потомков вновь послали на МКС, где в октябре—декабре были получены 14–15-е поколения насекомых.
Как объяснили исследователи, 14 поколений — это важный биологический рубеж. Считается, что если в ходе такого эволюционного периода группа организмов живет изолированно, то в ней накапливается столько наследственных изменений, что возникает качественно новая популяция.
«В космических насекомых были обнаружены стойкие изменения в работе генов, что подтверждает правило. Особенно значимые сдвиги произошли в тех частях генома, которые отвечают за „починку“ повреждённой ДНК, структуру клеток и здоровье нервной системы. Эти трансформации сохраняются как минимум семь поколений, что говорит о глубоком воздействии среды. По сути, мы оказались на пути к выведению нового вида насекомых», — рассказала «Известиям» руководитель проекта, заведующая лабораторией биофизики клетки ИМБП РАН Ирина Огнева.
Эксперимент продемонстрировал, что космические условия оказывают на организмы сильное эволюционное давление. В результате этих факторов живые существа вынуждены меняться, чтобы выжить. При этом происходящие изменения затрагивают наиболее важные системы. В частности, механизмы защиты генетического кода, формирования клеток и работы нервной системы. Таким образом, наблюдения за несколькими последовательными поколениями мушек-дрозофил на орбите показали, что космос может быть средой, которая подходит для создания новых биологических форм.
Как космические мухи помогут защитить геном космонавтов
Практическая ценность эксперимента, отметила Ирина Огнева, может состоять в разработке безопасных с точки зрения поддержания вида методов дальних космических полетов. В частности, у человека и у дрозофил около 50 % общего генома. Поэтому, изучая повреждения ДНК насекомых и способы их адаптации, учёные могут разработать препараты и методы защиты для сохранения геномов космонавтов во время длительных межпланетных миссий.
«В ходе исследований часть мух получала прикормку, которая блокирует негативные изменения в структуре клеток и экспрессии генов. Возможно, это прообраз будущей терапии для покорителей Марса. Следующий шаг — изучение полного генома „космических“ мушек. Такая работа поможет выявить конкретные мутации и покажет, как действует естественный отбор во внеземных условиях», — поделилась Ирина Огнева.
По словам учёного, для этих целей идеальным решением было бы исследование поколений насекомых на орбитальной станции в течение полного цикла полугодовой экспедиции. Однако в связи с действующими требованиями биологической безопасности это невозможно. В частности, космонавтам не разрешают пересаживать вновь появившихся мух в другие боксы во время полёта. Содержание всей популяции в одной ёмкости в течение шести месяцев тоже проблематично.
Возможно, необходимые для проведения длительных экспериментов с дрозофилами условия будут обеспечены на перспективной станции РОС (Российской орбитальной станции), которую создают в настоящее время.
Как эксперименты на орбите помогают в земных применениях
«Геномы мушек и людей устроены сходно, на них похоже влияют одни и те же факторы. Невесомость и особенно радиация — важные факторы, которые мешают освоению космоса, потому что создают у людей проблемы со здоровьем. Получив насекомых, которые успешно справляются с подобными сложностями, и разобравшись, как это получается, можно разработать средства, которые помогут людям в ходе дальних космических полётов», — рассказал «Известиям» старший научный сотрудник кафедры энтомологии биологического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова Пётр Петров.
По его мнению, не исключено, что в будущем учёные научатся что-то подправлять в геноме, делая людей более устойчивыми к неблагоприятным космическим факторам — воздействиям радиации или невесомости. Пока это небезопасно, на людях такие опыты запрещены. А вот на мушках их проводить можно. Это приближает время, когда полученные знания смогут помочь людям.
Аппарат «Бион-М» № 2. Сотрудник ИМБП РАН держит бокс с мухами, которые вернулись из космического полёта
«Дрозофилы — одни из наиболее изученных организмов. Их геном полностью расшифрован. Кроме того, короткий жизненный цикл (10–14 суток) позволяет в течение короткого времени наблюдать несколько поколений подряд. Это даёт возможность отличить случайные повреждения ДНК от устойчивых адаптационных изменений. Космос в этих экспериментах выступает как ускоритель. Он позволяет быстро проявиться нужным генетическим механизмам», — уточнила белорусский космонавт, научный сотрудник РНПЦ онкологии и медицинской радиологии им. Н.Н. Александрова Анастасия Ленкова.
Полученные данные будут востребованы и для земных применений, добавила она, к примеру для разработок в сфере безопасной лучевой терапии, изучения механизмов старения и нейродегенеративных заболеваний. Знания, полученные в ходе космических экспериментов с мушками, помогут защищать здоровье людей, которые работают в экстремальных условиях, таких как полярники или сотрудники атомных станций.
Вместе с тем нужно понимать, что геном человека всегда меняется, это основа эволюции, пояснила Анастасия Ленкова. Поэтому в условиях космоса важно не сохранение ДНК в неизменном виде, а предотвращение хаотического и разрушительного характера мутаций.
При этом главная задача — сохранить функциональную целостность организма, особенно нервной и репродуктивной систем. Управляемая адаптация позволит повысить устойчивость человека к экстремальным условиям, не нарушая его биологической и личностной идентичности, резюмировала эксперт.
Текст: Андрей Коршунов.
Источник: «Известия».
