ХVIII век был веком механики. XIX век – веком электричества.XX век – веком атомной энергетики и компьютера, а XXI век по мнению научного сообщества станет веком генетики и космоса. Самой большой загадкой для человечества является способность клетки сохранять и передавать по наследству громадный объем информации. Клетка – это такой же космос, а ее генетические закономерности изучены значительно меньше, чем планеты солнечной системы.
К началу XXI века изучение космоса достигло значительных результатов. Четыре рукотворных объектов вышли за пределы солнечной системы, почти на все планеты были посажены космические аппараты, достаточно хорошо изучены Луна, Марс, Меркурий и Венера. Идет интенсивная подготовка высадки человека на Марс. К космосу привлечено большое общественное внимание. Почти у каждого в кармане сотовый телефон, шариковая авторучка, в быту используется масса различных очистительных порошков, клеев, что является побочным продуктом космических исследований.
Результаты генетических исследований не менее впечатляющие, но их популизация и общественный интерес к ним значительно меньше, что объясняется несколькими причинами. Во-первых, генетические исследования находятся на начальной стадии и проходят так называемый латентный период.
Латентный этап исследований – проверка научных гипотез на базе громадного объема эмпирической информации, получаемой в ходе космических полетов космонавтов, биологических объектов на автоматических станциях и спутниках, и постоянно совершенствующихся методов молекулярных исследований и нанотехнологий. Так, например, последние исследования показали, что к образованию камней в организме человека имеют отношение так называемые нанобактерии.
Во-вторых, генетика как наука, выпадает из области прямых интересов военных, а основное финансирование серьезных научных исследований идет через военный бюджет. В то же время существуют признаки того, что результаты ряда генетических исследований военными засекречиваются.
В третьих, что касается отечественной генетики, то благодаря «лысенковщины» с 1948 до 1965г отсутствовало профессиональное обучение биологии и генетики. И как одно из последствий, несмотря на то, что еще Дарвин и Мендель впервые применили в биологии и генетики методы статистики и теории вероятностей, автору в настоящее время неоднократно приходилось слышать от титулованных ученых-генетиков академического уровня, что они не владеют языком статистики. Преемственность передовой в 1920 -1930 годы российской биологической школы можно сказать утрачена.
Как известно, излюбленный экспериментальный генетических материал –это мушки-дрозофилы. Каждый 10 дней на свет появляется новое поколение. Впервые колония мушек-дрозофил была привезена в Россию Германом Мёллером в 1922г. А в 1927г. этот американский ученый провел эксперимент, подвергнул воздействию лучами рентгена мушек-дрозофилов. При этом было обнаружено, что скорость естественных мутаций увеличивается в тысячи раз. Может быть, для селекционеров различных биологических объектов этот метод и интересен для выбора нового вида, но при этом, как показали эксперименты Мёллера, в сотни раз увеличивается количество патологических объектов.
Таким образом, еще в 1927г. был выявлен главный враг генетического процесса человека (как одного из видов биологических объектов) – радиация. Несомненно, что с первых пусков геофизических ракет с биологическими объектами до сегодняшних биологических спутников, мушки-дрозофилы запускались и запускаются в космос. Вероятно, они имеются и на МКС. Однако, ни в научно-популярной литературе, ни даже в научной, нет публикаций о результатах работ с этим экспериментальным генетическим материалом. А публикации о первом или втором поколении собак и обезьян особой интересной и научной информации не несут. Трудности в изучении генетики обосновываются еще и тем, что процессы генетических систем протекают на границах макро- и микромира, а ученым пока не ясно, функционируют ли законы макромира (космоса) в микромире на уровне клеток. Вспомним слова В. Брюсова:
«Еще, быть может, каждый атом –
Вселенная, где сто планет;
Там все, что здесь, в объеме сжатом,
Но также то, чего здесь нет».
Начнем с такого аксиоматичного утверждения, что если есть жизнь в солнечной системе (на Земле), то она существует и во Вселенной, т.к. Солнечная система является маленьким элементом всего мироздания. Весь вопрос в настоящее время заключается в том, в каких формах существуют биологические объекты во Вселенной.
На сегодняшний день ученые близко подошли к прояснению вопроса, как переносится жизнь во Вселенной. По мнению большинства, различные формы биологических объектов переносятся кометами и метеоритами. Не исключено, что может быть верна гипотеза о переносе информации о биологических объектах с помощью фотонов.
15 июня 2008 г. в научной зарубежной печати (журнал Earth and Planetary Science Letters) появилось сообщение, что подтверждено внеземное происхождение ключевых компонент молекул ДНК и РНК, обнаруженных в метеорите Марчинсон. Этот метеорит, сообщает Physorg, был обнаружен в Австралии в 1969 году. В метеорите были обнаружены молекулы урацил (2,4-диоксопиримидин), являющиеся характерным компонентом рибонуклеиновых кислот и присутствующие во всех живых клетках, и ксантин, являющиеся промежуточным продуктом расщепления нуклеиновых кислот до мочевой кислоты.
Одним из признаков, позволивших исследователям утверждать о внеземном происхождении обнаруженного в метеорите органического материала, явилась изотопическая структура атомов углерода, входящих в их состав – аномально высокое содержание тяжелых изотопов углерода можно объяснить лишь образованием молекул вне Земли. Данное открытие, если оно будет подтверждено дальнейшими исследованиями, может радикально изменить наши представления об эволюции жизни на Земле и ее происхождении, а также о многообразии условий, в которых она может развиваться и зарождаться, пишет R&D.CNews.ru.
Генетику можно охарактеризовать как науку, которая занимается изучением сбора, отбора, систематизацией, сохранением, сжатием, переформатизацией и передачей информации, необходимой для эволюционного процесса биологических объектов, а также выявлением закономерностей изменчивости (мутации) этих объектов.
При генетических исследованиях в космосе ученые сталкиваются с большими трудностями, связанными с процессом познания неизвестного. Остановимся кратко на этих моментах. В грубом приближении все биологические объекты имеют три вида патологии: генетическая, врожденная (возникшая в период созревания плода и рождения) и приобретенная. Первые два вида патологии проявляются до момента созревания биологического объекта к воспроизводству. Для человека это обычно возраст 20-25. Само собой понятно, что для биологических исследований в космосе отбираются объекты, не имеющие первых двух видов патологии. Имеется еще один скрытый момент. Как известно, существуют летальные и полулетальные гены с различными сроками (латентного периода) проявления их воздействия.
Следующая трудность заключается в том, что, попадая в условия космоса, здоровые (по мнению ученых) биологические объекты оказываются под воздействие новых факторов, отсутствующих на Земле и не влиявших на эволюцию этих биологических объектов. К таким факторам относятся невесомость, космическое излучение и др. Эти факторы мало изучены, а их комплексное воздействие также абсолютно порой не понятно. Но есть один момент, который мог бы значительно повысить эффективность познания генетических процессов в космосе.
В 2003г. в космическом сообществе разразился скандал, сущность которого заключалась в том, что американцы доставили на МКС и установили на своем сегменте экраны для защиты космонавтов от радиации. Роскосмос воспротивился, и на российском сегменте экраны установлены не были. Когда скандал дошел до СМИ корреспондент газеты «Труд» В.Головачев (29 января 2004г.) обратился к ведущим специалистам по воздействию радиации на человека с вопросом: «Насколько радиация в космических полетах опасна для космонавтов?». Ниже приведены фамилии этих экспертов и их должности.
В.Петров (заведующий отделом радиационной безопасности космических полетов Института медико-биологических проблем). В.Цетлин (заведующий лабораторией Института медико-биологических проблем). Д. Заридзе (член-корреспондент РАМН, директор НИИ канцерогенеза Онкологического научного центра Российской академии медицинских наук). А.Бушманов (доктор медицинских наук, заведующий клиникой радиационной медицины Института биофизики, заместитель председателя Межведомственного экспертного совета поустановлению причинных связей заболеваний с радиационным воздействием). В.Шуршаков (заведующий лабораторией радиационной безопасности Института медико-биологических проблем). Американский ученый Tom Slovis.
К великому удивлению корреспондента, мнения ученых разошлись. А ведь вопрос был поставлен не о вероятности каких-то научных гипотез, а конкретно – какова безвредная величина радиации на клеточном уровне для человека и какова фактическая доза радиации, которой подвергаются космонавты во время полета. Это поразительный факт. Ведь вопрос был задан ученым (смотри должности), которые по долгу своей работы только этим и занимаются. Хиросима, Нагасаки, испытания ядерного оружия в США и СССР, аварии 29 сентября 1957г. в Челябинске, 26 апреля 1986г. на АЭС в Чернобыле в совокупности с данными о состоянии космонавтов при космических полетах за 50 лет (на май 2008г. в космосе побывало 474 космонавта) предоставили медицинским генетикам такой огромный объем эмпирической информации. Ответы на такие элементарные вопросы, как допустимая доза облучения и безопасная продолжительность полета, должны быть однозначными и, во всяком случае, не вызывать полемики и дебатов у профессионалов.
С началом космической эры возникла новое направление в медицине космическая — наука, которая занимается широким комплексом проблем, связанных с жизнеобеспечением и функционированием земных биологических объектов в космосе. На первом этапе основной ее задачей является выяснение возможности жизнедеятельности человека в условиях длительных космических полетов. Кратко остановимся на том, как решается эта проблема сейчас, а затем перейдем к космической генетике, как отдельному аспекту этого нового научного направления.
21 ноября 1985г. совершил посадку, прервав длительный полет экипаж космического корабля «Союз-14». Причиной была внезапная болезнь командира корабля В.В. Васютина.
Корабль «Союз-14» с экипажем в составе В.В. Васютина, Г.М. Гречко и А.А. Волкова был запущен 17 сентября 1985г.
Основной задачей экипажа «Союза Т-14» было проведение медицинских исследований. Эксперимент «Оптикинез» ставил целью изучение причин возникновения вестибулярных расстройств.
Эксперимент «Сигнал РД» был направлен на изучение метода рефлекс-диагностики в условиях полета. Джанибеков также проводил тренировки в костюме «Чибис», позволяющем имитировать земное притяжение.
Однако полет был прерван из-за болезни командира корабля В.В. Васютина. Так в космосе столкнулись медицина земная и космическая. Полеты человека в космос поставили перед медициной совершенно новые задачи и проблемы. Во-первых, совсем по-другому встал вопрос о нормальном здоровье человека, точнее — пределы параметров, характеризующих эту норму.
Возникает вопрос о сущности функций управления состоянием человека при изменении условий его обитания. Серьезной проблемой является проблема лечения космонавтов в полете и поддержание психологического статуса, обеспечивающего высокую работоспособность в условиях космического полета. Особенно важна проблема первичного диагностирования различных патологических процессов в организме на ранних стадиях их развития или потенциальной возможности их развития. Также нуждается в исследованиях вопрос о процессе обмена веществ под воздействием магнитных полей и радиоизлучения, отличных от земных. Если в настоящее время многие процессы, протекающие в организме человека, особенно при патологических состояниях, являются своего рода «черным ящиком», то, что говорить об этих процессах во внеземных условиях. Одной из серьезных проблем при освоении космоса человеком была и остается проблема отрицательного воздействия невесомости на организм человека. Невесомость приводит к деминерализации организма и потери костной ткани. В России разработана система защиты от этого явления. Это определенные физические нагрузки, регулярное ношение нагрузочного костюма «Пингвин» и пр. Американские ученые тоже проводят различные эксперименты для защиты своих астронавтов от отрицательного воздействия невесомости.
Очевидно, что для изучения физиологических процессов, происходящих в человеческом организме в условиях космоса, большое значение имеют длительные полеты. Полеты на «шаттлах», срок которых не превышает 8-14 дней, каких-либо данных для серьезных исследований в этом направлении дать не могут в принципе.
Очень большое значение имеют методы планирования экспериментов, проводящихся на орбите. Результаты, получаемые в космосе, в условиях, резко отличающихся от земных, позволяют по-новому подойти к анализу физиологических процессов, протекающих в человеческом организме в земных условиях. Например, по словам член-корреспондент РАН И. Козловской Обезьяны-космонавты помогли ученым разработать комплекс профилактических мер для адаптации организма человека к работе в невесомости. В ходе исследований 12 обезьян, слетавших в космос на спутниках «Космос» и «Бион», были выявлены нарушения, происходящие в системах человеческого организма при адаптации к невесомости, и разработали средства профилактики этих нарушений», — сказала она. Программа биоспутников, по словам ученого, появилась в Советском Союзе в начале 70-х годов, когда было принято решение о создании отечественного шаттла «Буран». «В кратчайшие сроки надо было решить задачу обеспечения работоспособности экипажа шаттла с первого дня полета, поскольку предполагалось проведение на борту «челнока» большого количества различных экспериментов», — пояснила Козловская. Полеты биоспутников с обезьянами на борту позволили ученым выяснить причины некоторых феноменов, открытых ранее на крысах и других простых биоматериалах. Так, благодаря установленным на приматах датчикам ученые определили, что причиной ранее выявленных изменений координации движений в невесомости является атрофия тонических (медленных) мышц, отвечающих за поддержание позы. «Ученые точно установили, что невесомость не приводит к резкому повышению артериального давления и кислородному голоданию мозга, однако на начальном этапе адаптации повышает внутричерепное давление. Исследования также показали, что в костной ткани после космического полета происходят изменения, подобные возрастному «старению». «Полученные в ходе краткосрочных полетов приматов данные в дальнейшем получили подтверждение в длительных экспедициях космических экипажей и послужили базой для создания системы адаптации организма к условиям невесомости», — подчеркнула Козловская.
В настоящее время в медицине фактически нет критерия здорового человека в соответствии с возрастной группой. Да и вообще здоровый человек изучен меньше, чем люди с различными патологиями.
Вопросы медицинской подготовки космонавтов непосредственно связаны с вопросами медицинской генетики. В настоящее время доказано, что общепринятое деление болезней на приобретенные, и генетически запрограммированные, то есть, наследственные, достаточно условно. Основная масса патологических процессов в человеческом организме обусловлена генетикой человека. Вот и возникает вопрос: что же такое генетически здоровый человек в определенном возрасте? В космос ни семнадцатилетних юношей, ни людей старше сорока лет, если только они раньше не адаптировались уже к этой профессии, стараются не направлять. 25-30 лет — переломный возраст, когда начинается процесс старения. Генетические и физиологические законы развития человека до этого возраста и после различны. В научной прессе имеются сообщения о том, что около 99 генов связанных с функционированием иммунной системы не функционируют в условиях отсутствия гравитационного поля. Эта проблема подлежит серьезному изучению, т.к. она связана с длительностью космических полетов.
При рассмотрении вопросов космической и земной медицины возникает проблема оценки допустимости различных нагрузок и факторов (в особенности, различных излучений) на процессы возникновения патологических состояний в различном возрасте. Состояние организма человека в каждом возрастном периоде определяется работой определенных генетических программ.
Так вот, когда медицина научится оценивать работу этих программ и прогнозировать ее, только тогда возможны долговременные полеты и освоение других планет. Самым главным препятствием сейчас для полетов, скажем на Марс, являются не технические, а медико-биологические проблемы.
Анализ возникновения и развития почти всех серьезных заболеваний свидетельствует о том, что периоды их первичного диагностирования, развития заболевания и переходы в критическую/летальную форму строго, с вероятностной точки зрения, фиксированы.
Знание для каждого заболевания проявления симптомов или предрасположенности к заболеванию и проведение соответствующих исследований в определенном возрасте — вот, вероятно, ключ сначала к отбору космонавтов, а в будущем — и к обеспечению жизнеспособности него человечества.
При проведении медико-биологических исследований порой результаты экспериментов над одним биологическим видом механически переносят на другой вид. В космической медицине такое отношение к доказательству выдвинутых гипотез, относительно человека, не всегда корректно с научной точки зрения и опасно с точки зрения медицинской.
Это, что касается общих проблем космической медицины, а теперь перейдем к собственно проблемам космической генетики.
Исследования влияния высоких слоев атмосферы на наследственность были начаты еще в 30-е годы. Академик Н.Дубинин вспоминает : «Первая попытка послать живые организмы в космос принадлежит советскому ученому Г.Г. Фризену. В 1935 г. сотрудник Отдела общей генетики Института экспериментальной биологии в Москве Г.Г. Фризен послал в стратосферу самцов дрозофилы (линии Нальчик) — на стратостате «СССР-1-бис». Я хорошо помню все обстоятельства этого опыта. Линия дрозофилы Нальчик была выведена автором этих строк во время экспедиционных работ по генетике популяций дрозофилы, и Г.Г. Фризен советовался с ним по вопросам постановки и проведения опыта. Позже мы все были огорчены, убедившись, что полет на стратостате не привел к появлению генетических эффектов у особей дрозофилы, испытавших влияние условий стратосферы. Позже, в том же году, американские исследователи послали в стратосферу дрозофилы и споры грибов на аэростате «Эксплорер-2». Этот эксперимент также показал, что кратковременное пребывание в стратосфере живых организмов не привело к индукции у них генетических изменений. С этих опытов начался первый этап космических биологических исследований, которые продолжались вплоть до 1960 г»
Мух дрозофил можно назвать первыми космонавтами. Ещё в 1946 г. эти мушки совершили полет в Америке на трофейных немецких ракетах ФАУ-2 для изучения влияния радиации на процесс мутации.
После начала космической эры коллектив ученых во главе с академиком Н.П. Дубининым продолжал заниматься проблемами создания основ космической генетики. Именно им был поставлен эксперимент «Эмбриональное развитие рыб» на космических кораблях «Союз-16» и «Союз-19». В 1860г. из Индии привезли в Европу небольших рыбок, заспиртованных в баночке. Рыбки оказались неизвестными в Европе. Относились они к роду данио. Только к концу века они появились в Европе в живом виде. Никто не мог предположить, что эти рыбки в 1975г. полетят в космос. При описании совместного полета кораблей «Союз-19» и американского «Аполлон» с 15 по 21 июля 1975г. только вскользь упоминается, что в период полета на нашем корабле «Союз-19» проводились медико-генетические исследования с аквариумными рыбками Данио рерио. Вот как пишет об этом эксперименте сам академик Н.П. Дубинин («Правда», 22.07.1975г.): «Данио рерио неприхотливы в содержании и разведении. Икру у них можно получить в любое время года. Это, в частности, и было сделано за сутки до старта «Сюза-19». Оплодотворенные икринки вплоть до «посадки» на борт корабля хранились при пониженной температуре.
А. Леонов и В. Кубасов доставили на Землю как законсервированных по окончании орбитального полета – перед спуском – мальков, так и живых. Препараты подвергнутся тонким анатомическим исследованиям.
В эксперименте «Рост микроорганизмов» изучается влияние невесомости на жизнедеятельность одноклеточных. Культура микроба – «космонавта» — протея обыкновенного высеяна на полужидкую питательную среду. В нее добавлен индикатор, который под действием продуктов жизнедеятельности микроорганизма меняет свой светло-желтый цвет на красный. Увеличение окрашенной площади говорит о росте и распространении культуры протея в питательной среде. На прибор нанесена шкала с делениями. Космонавты дважды в сутки проводили по ней замеры и делали соответствующую запись в бортжурнале. После возвращения с орбиты исследования будут продолжены учеными».
На борту «Союза-19» изучалось также влияние космических факторов на другие биологические объекты. К сожалению, автору не удалось найти в открытых публикациях отчетов о результатах этого эксперимента. Оплодотворенные икринки доставлялись на орбиту и там, в условиях невесомости, выводились мальки. Живые рыбки возвращались на Землю для изучения их потомства и органов ориентации. Как показали исследования, в условиях невесомости, когда отсутствуют различия «верх» и «низ», в период рождения заметны изменения в системе ориентации. Эти опыты являются малой частью комплексной программы по изучению влияния космоса на человека.
Основная задача генетиков на первом этапе космических исследований состояла в выяснении, как космические факторы влияют на безопасность человека при космическом полете на клеточном уровне и на уровне молекул ДНК. По словам академика Н.П. Дубинина «Проведенные эксперименты дали положительный результат, на основании которого космическая генетика взяла на себя ответственность за то, что генетический код человека и биосинтез на клеточном уровне во время полетов кораблей (по околоземным орбитам) не испытывают поражений при небольшой длительности (до трех месяцев) полета».
«Генетика и космос». (www.astronaut.ru/bookcase/books/spacebio/text/05.htm)
Как было сказано ранее, влияние радиации на внутриклеточные процессы было известно генетикам еще с 1927г. После начала атомных испытаний и анализа катастроф появилось огромное количество публикаций, в которых детально рассмотрены патологические процессы в клетках в следствие радиационных облучений.
В 1994г. появляются книга Н.П. Дубинина «Некоторые проблемы современной генетики (М., Наука, 1994), в которой автором детально рассматривается проблема радиации и генетической безопасности. На основании глубокого анализа последствий чернобыльской аварии Д. Гофман опубликовывает монографию «Чернобыльская авария – радиационные последствия для настоящего и будущих поколений» (Минск, Вышэйшая школа, 1994). В свете положений, изложенных в этих публикациях, и сравнения величин доз радиации и облучения, определяющих патологические процессы, с теми, которые получают космонавты в течение длительных полетов, приходит мысль, что российские генетики во главе с Н.П. Дубининым действительно взяли на себя большую смелость утверждать, что длительные полеты (до трех месяцев, а сейчас летают до полугода) безопасны для космонавтов. Создается впечатление, что существуют как бы два стандарта безопасности. Один – научный, а другой – для длительных пилотируемых полетов.
В тоже время это косвенное свидетельство того, что исходя из громадного объёма исследований влияние радиации на генетические процессы в земных условиях, практически нет необходимости в дополнительных исследованиях с целью коррекции данных для космоса. Во всяком случае, на начальном этапе.
Что касается влияния невесомости на генетические процессы, то, по мнению Н.П. Дубинина: «В проведенных экспериментах не обнаружено влияния невесомости и на процессы передачи наследственной информации. Однако нерешенным остается вопрос о направленности эволюционного процесса в невесомости. Есть основания считать, что невесомость будет создавать специфические условия отбора для некоторых мутаций, т. е. менять адаптивную ценность генотипа».
Сергей Павлович Королев и Вернер фон Браун открыли Человечеству дорогу во Вселенную. По этой дороге двинулась энергетика, радио, другие естественные науки и, конечно, медицина, биология, генетика. Исследования возможности адаптации земных биологических объектов в космосе стали основным направлением в современной медицине и биологии.
Медико-биологические эксперименты в космосе проводятся как на пилотируемых, так и на биологических спутниках (биоспутники) — искусственные спутники Земли, специально предназначенные для проведения в космических полетах экспериментов с разнообразными представителями животного и растительного мира, а также с изолированными клетками и тканями животных и растений. Такими биоспутниками были: «Космос-110» (1966г.), «Космос-368» (1970г.). С 1973г. советские космические аппараты «Бион» с № 1 по № 10 запускались под наименованием «Космос-605» (1973г.), «Космос-690» (1974г.), «Космос-782» (1975г.), «Космос-936» (1977г.), Космос−1129» (1979») «Космос−1514» (1983г.), 10 июля 1985г с космодрома Плесецк с помощью РН «Союз-У»/SL-4 на околоземную орбиту был запущен биологический спутник
«Космос-1667»/»Бион №7» (12КС №7). На борту КА находились обезьяны Верный и Гордый. ИСЗ «Космос-1667», предназначенный для продолжения исследований влияния факторов космического полета на живые организмы. На борту биоспутника были установлены научно-экспериментальные системы с различными биологическими объектами, а также аппаратура для радиационно-физических исследований. Через 7 суток Животные благополучно возвратились на Землю. Космос−1887» (1987г), «Космос−2044» (1989г.) «Космос−2229(1992г.), «Бион-11» (1996г.). А также американские «Биос-1» (1966г.), «Биос-2» (1967 г.), «ОФО-1» (1970г.), «Биос-3» (1969г.) и т.д.
Покажем на конкретном примере технологию медико–биологических исследований в космосе. 25 сентября 1979г. был осуществлен запуск искусственного спутника Земли «Космос-1129». Он предназначался для исследования влияния факторов космического полета на живые организмы. На спутнике были установлены экспериментальные системы с различными биологическими объектами: радиосистема для точного измерения элементов орбиты, радиометрическая аппаратура для передачи на Землю данных о работе приборов и др.
Основные задачи биологического спутника заключались в следующем: изучение приспособления организма к невесомости и реадаптации его к силе земного притяжения после полета. В качестве подопытных животных использовались белые крысы, выращенные в «особо чистых» условиях. Окончательный отбор и подготовка животных к полету проводились в Институте медико-биологических проблем Минздрава СССР.
Впервые проводилось изучение высших отделов головного мозга животных в длительном полете. Проводилось изучение процессов теплообмена в невесомости, имеющих важное значение при разработке системы жизнеобеспечения. На автоматической установке для выращивания высших растений из семян с помощью фотосъемки изучалось влияние факторов космического полета на формирование и динамику роста кукурузы, льна, хибинской капусты и других растений.
Основной частью радиационно-физических исследований являлось дальнейшее изучение электростатической защиты от воздействия заряженных частиц космического пространства.
Отличительной особенностью данного эксперимента являлось то, что на земле имелся полный дублер спутника. После выведения спутника на орбиту через пять суток, когда стабилизировались все процессы полета, на земле был закрыт люк дублера спутника, и, за исключением факторов невесомости и радиации, все остальные параметры, вплоть до шума двигателей коррекции и вибрации, полностью воспроизводились в соответствии с данными, полученными по телеметрии с летящего на орбите спутника. Перегрузки в период старта и посадки, невесомость и радиацию ученым на земле сымитировать невозможно, а все остальные факторы пытались воспроизвести. Особое внимание при биологических исследованиях обращается на проблему, почему для многих растений и биологических объектов не удается обеспечить полный жизненный цикл. Почему они не плодоносят? Единственное растение, давшее плоды в космосе, была орхидея. Загадками остаются и странности в развитии растений. Горох на земле ищет подпорки для своего роста вверх, а в космосе он держится прямо по направлению к источнику света. Зеленый лук наоборот изгибается вниз. Наиболее серьезные вопросы связаны с изучением наследственности. Одним из наиболее серьезных факторов, влияющих на наследственность биологических организмов в космосе, является радиация. Как известно, бороться с микроорганизмами на космических объектах крайне тяжело. Под влиянием невесомости и космических лучей микроорганизмы резко мутируют, и подобрать раствор для их уничтожения не всегда быстро удается. Так, на станции «Мир», именно мутировавшие микроорганизмы, в свое время стали угрожать прочности и износостойкости ее конструкций, считают специалисты.
Как сообщил РИА «Новости» летчик-космонавт Александр Серебров, четырежды летавший в космосе на станции «Мир», в свое время этот вопрос упустили, и создалась тяжелая обстановка. Микроорганизмы размножились и заразили запасы воды. «Когда на станции «заглох» один из приборов, и я стал разбираться, то обнаружил желтого червя полуметровой длины с коричневой крапинкой. Таких на Земле еще не было», сказал Серебров.
Но, в связи с тем, что человек все более обживается в просторах Вселенной, ему необходимо научится бороться с микробами и бактериями или научиться направлять их агрессивную энергию в «мирное» русло. На данный момент было отмечено, что бактерии и микроорганизмы, попадая в космос, мутируют и размножаются особенно на внутренней стороне панелей, закрывающих приборы соединительных кабелей, чем могут повредить аппаратуру. Именно поэтому на МКС еженедельно проводится генеральная уборка. Экипаж пылесосит как жилые, так и рабочие отсеки станции. Кроме этого, в обязательном порядке протирают дезинфицирующим раствором приборы и доступные электрокабели.
В свете вышесказанного особое значение при биологических исследованиях в условиях космоса приобретает не только фактор невесомости, но и радиация. Поэтому эксперимент с дублером «Космоса-1129» интересен тем, что на спутнике на орбите фактор радиации присутствовал, а на его дублере на земле нет, что дало определенные возможности оценить его влияние
В полетах биоспутников «Космос» («Бион») были проведены эксперименты на самых разнообразных представителях животного и растительного мира, начиная от одноклеточных организмов и кончая млекопитающими.
В связи с прекращением в 1996г. запусков российских биологических спутников «Бион» основные биологические эксперименты стали проводиться на аппаратах «Фотон-М». 31 мая 2005г. был запущен «Фотон-М», который окрестили «Ноев ковчег». На спутнике было размещено 385 кг различной аппаратуры и было поставлено около 20 опытов над животными. В основном это были пресмыкающие (тритоны, скорпионы, ящерицы и т.д.)
Американские ученные на базе познания ряда закономерностей популяционной генетики выдвинули гипотезу о минимальной численности экипажа звездолета, способного воспроизводить себя на протяжении смены многих поколений и обеспечивать длительный полет во Вселенной.
Это число оказалось равным 160 — примерная численность населения маленькой деревни. Использование некоторых методик социальной инженерии позволит снизить его до 80. Исследование, проведенное антропологом Джоном Муром (John Moore) из университета Флориды совместно со специалистами по космическим полетам, позволило выработать методики космических путешествий продолжительностью в сотни лет. Если прежде в подобных случаях рассматривались криогенные методики, создание банков спермы и полувоенная организация экипажа, то теперь г-н Мур предложил организовать экипаж в качестве семьи — института, обеспечивающего воспроизводство населения на протяжении миллионов лет. В ходе исследования, в котором изучались небольшие мигрирующие группы, и использовалось специально разработанное программное обеспечение для моделирования социально-этнических процессов, удалось установить, что для космического путешествия продолжительностью 200 лет, или от 8 до 10 поколений, необходим экипаж численностью 160 человек. Это позволит для каждого члена экипажа обеспечить выбор из примерно 10 партнеров для создания семьи. Рассматриваются две стратегии первоначальной комплектации экипажа — во-первых, он должен состоять на момент старта из молодых бездетных пар, и, во-вторых, откладывать появление потомства до 35-40 лет, что позволит снизить численность экипажа до 80 человек, однако может повысить степень медицинских рисков. Риск генетических нарушений вследствие близкородственных браков, по мнению специалистов, невелик для 200-летнего путешествия. Значительно большую опасность может представлять наличие потенциально опасных генотипов у членов экипажа, так что, возможно, потребуется генетическая селекция (genetic screening). Еще одну опасность для длительных полетов может представлять рост социальной напряженности, которая часто отмечается в небольших изолированных коллективах — на антарктических станциях, и даже при семейном путешествии на автомобиле, которые, как всем известно, могут чрезвычайно быстро достичь опасного накала.