На пороге сверхспособностей
Дети любят придумывать себе разные сверхспособности. Один в своих фантазиях умеет летать, другой – дышать без воздуха, третий – видеть в темноте… Может ли человек развить в себе такие сверхспособности? Что для этого нужно? И нужно ли? Об этом рассуждает Олег Александрович Гусев, руководитель научного центра регуляторной геномики Института фундаментальной медицины и биологии Казанского федерального университета, профессор медицинского факультета университета Джунтендо (Juntendo University) в Японии, кандидат биологических наук.
Знание – Сила: Олег Александрович, тема ваших исследований – организмы-экстремофилы. Какие организмы можно отнести к ним?
Олег Гусев: Часто имеет место своего рода неправильное использование термина. Экстремофил, как видно из названия, – любитель экстремальной среды. Мы сталкиваемся на практике с такими организмами. Это, к примеру, микроорганизмы, живущие в сверхсоленых озерах, на больших глубинах и при высоких температурах. Эти организмы будут иметь проблемы с выживанием в нормальных для нас условиях, так как их адаптации полностью заточены на экстремальные среды.
То, что мы изучаем, это совершенно другое. Наши супергерои, как я их называю, не хотят жить в постоянной борьбе «со злом», то есть в экстремальных условиях. Это случается только в некоторой кризисной для них ситуации. Мы как раз изучаем именно такие организмы, суперспособности которых проявляются, когда вокруг них складывается крайне неблагоприятная среда. Но, по сути дела, это организмы, которые просто очень хорошо адаптировались к тем неблагоприятным моментам, которые возникают вокруг них.
«ЗС»: А человека нельзя отнести к ним? Порой люди вынуждены адаптироваться к абсолютно нечеловеческим условиям существования, чтобы выжить.
О. Г.: Здесь мы переходим в область эволюции социальной и биологической. Действительно, человек как раз тот самый экстремал. Более того, многие странные организмы, например, обитающие на дне Марианской впадины или вокруг «черных курильщиков» на дне океана, были открыты именно «людьми-экстремофилами», которые с помощью технических приспособлений достигали этих совершенно невозможных глубин.
В нашем случае был такой эксперимент, который и сейчас продолжается, под названием «Биориск» Института медико-биологических проблем РАН, когда европейские и российские коллеги проверяли вопрос, состоятельна ли идея панспермии. Эксперимент собрал коллекцию микроорганизмов, животных и семян растений. Было на практике проверено, что действительно земные организмы вполне могут преодолеть межпланетные пространства и несколько лет находиться в условиях космической среды.
«ЗС»: Как это удалось проверить?
О. Г.: Для такого эксперимента наши космонавты во время выхода в открытый космос установили специальную платформу с соответствующими экспонируемыми организмами на внешней стороне станции. Благодаря такой технической экстремофильности, готовности человека к покорению экстремальных сред эксперимент по поводу состоятельности теории панспермии, возможно, и состоялся.
«ЗС»: Эти организмы выжили в условиях жесткого космического излучения и вакуума?
О. Г.: Да, это крайне интересная особенность. Нас часто спрашивали – а стоило ли оно того? Вы представляете, насколько дорого стоит время космонавтов в космическом полете? Им трудно в открытом космосе работать по шесть часов. И тут биологи говорят – давайте-ка вы еще наш зоопарк поместите на внешнюю сторону космической станции, а потом будете каждый год забирать по одному из больших цилиндров, в котором находятся живые существа!
Но практика показала, что это, с одной стороны, яркий эксперимент, который привлек огромное внимание, а во‑вторых, он позволил открыть массу крайне интересных вещей, сделать ряд крайне интересных наблюдений.
«ЗС»: Каких?
О. Г.: Например, подтвердилась так долго обсуждаемая устойчивость организмов, впадающих в криптобиоз, когда жизнь возможна без воды. Всегда считалось, что в таком покоящемся состоянии один из самых главных врагов – это влажность: лучше быть полностью сухим, чем при этом вокруг будет влажно, что частично будет реактивировать «спящие» клетки. Наш космический эксперимент полностью подтвердил это предположение. То есть оказалось, что идеальное хранение для земных криптобиотических организмов – это полный космический вакуум. Вакуум вообще не является для них враждебной средой, они могут десятилетиями в нем путешествовать. Отсутствие окислительного стресса, молекул кислорода – это для них прекрасная форма защиты.
Более того, приборная металлическая платформа, на которую были установлены эти канистры с живыми организмами, подвергалась очень большим перегревам. Интересно, что в этих условиях, будь эти организмы на Земле, они погибли бы. А в условиях космического вакуума за счет отсутствия теплопроводности нахождение в вакууме позволило выжить таким сухим, обезвоженным существам.
«ЗС»: Вы говорите, что в космосе побывали, в том числе, животные. О ком речь?
О. Г.: Это и покоящиеся яйца ракообразных и, представьте себе – комар-звонец. С тех самых пор мы зовем его чемпионом. Он показал, что организм может выдержать намного большую дозу радиационного воздействия, чем та, которую дает вся космическая радиация. Десятилетиями идут споры, насколько космическая радиация опасна для человека. Тут нет однозначного ответа, хотя мониторинг влияния космической радиации на космонавтов – это одна из самых длительных программ на борту МКС.
Но практика показывает, что даже с внешней стороны станции, где в сотни раз больше излучения определенного типа, для земных организмов это минимальная проблема. Оказалось, что, возможно, единственное, что защищает нас от вторжения инопланетных существ или, наоборот, заселения Марса земными существами, это космический ультрафиолет. Это действительно крайне трудно преодолеть живым организмам.
«ЗС»: В том числе вашему комарику?
О. Г.: У личинки комара система переноса кислорода на основе гемоглобина, это очень уязвимо. Но если обеспечить минимальную защиту от космического излучения, покрыть тонким слоем песка или поместить внутрь, условно говоря, метеорита, то нет ограничений для земных существ преодолеть и эти условия. В общем, толерантность к условиям космического полета, в том числе готовность потерять всю воду и не умереть, для наших организмов оказалась вполне достаточной.
Это был очень необычный эксперимент, но он стал «брендовым» знаком. Стало понятно, что теория панспермии имеет право на существование хотя бы потому, что мы показали экспериментально: земные организмы вполне способны при определенных, достаточно суровых условиях выдерживать многолетний космический полет и потенциально достичь других планет.