Вчені вивчають кров кажанів, щоб зрозуміти, як ввести астронавтів у стан сплячки під час довгих космічних подорожей
Біохіміки з Університету Грайфсвальда (Німеччина) порівнювали зразки крові кажанів і людей, та виявили вони виявили ознаки того, що людей можна вводити у безпечну сплячку під час тривалих космічних подорожей. SPEKA розповідає деталі про це дослідження та як це може вплинути на майбутні місії на Марс.
До Марсу та назад
Ідею польоту на Марс почали обговорювати ще до запуску космічних супутників на орбіту землі, але переважно на рівні наукової фантастики. Наприклад, однією з перших ідей була концепція Das Marsprojekt німецького інженера Вернера фон Брауна, опублікована у США в 1953-му.
Він пропонував відправити експедицію з 10 кораблів та 70 осіб. Кораблі (за будовою схожі на великі літаки) планували збирати на навколоземній орбіті. За проєктом, перші літаки були велетенськими — по 1800 тонн. Тільки, щоб доставити матеріали на МКС, довелось би здійснити 180 запусків ракет Falcon 9 або 36 Starship.
Існують й більш сучасні підходи, над яким працює Space X Ілона Маска. Але у будь-якому випадку космічні кораблі не летять напряму, оскільки це надто енерговитратно. Найпростіший шлях — траєкторія Гомана. Ракета відривається від земної орбіти, потім знижує споживання палива, продовжуючи політ навколо Сонця, а згодом витрачає паливо ще раз для заходу на орбіту Марса.
Відстань від Землі до Марса — 57 млн км, але через положення на орбіті може відрізнятися. Період «стикування» планет відбувається кожні два роки. Мінімальний шлях на дорогу лише у один бік — 8-9 місяців.
Підписуйтеся на наші соцмережі
Тому для відрядження астронавтів потрібно розуміти, як забезпечувати їх харчуванням, водою та рештою потрібних для життя засобів. Наразі навіть Міжнародна космічна станція залежить від зовнішніх постачань із Землі. Тому корабель, очевидно, повинен мати велику корисну масу, що знову впливає на потребу в паливі.
Саме тому переведення астронавтів у стан анабіозу може суттєво зекономити ресурси та мало не єдиний можливий шлях для далеких подорожей.
Анабіоз людей: що виявили вчені
У природі багато видів тварин впадають у сплячку, щоб уникнути негативних природних умов, таких як низькі температури чи нестача їжі. Перехід у стан сплячки мінімізує споживання енергії та дозволяє вижити, доки умови навколишнього середовища та запаси їжі не покращаться.
Стаття «Термомеханічні властивості червоних кров’яних тілець кажанів і людини — наслідки для сплячки» з’явилася 14 жовтня 2024 року в Proceedings of the National Academy of Sciences. У ній вчені досліджували кров двох видів кажанів та людини, щоб зрозуміти, які властивості необхідні крові людини, коли вона перебуває у сплячці.
Основним фокусом були еритроцити, які складають майже 45% об'єму крові та значно впливають на кровотік. Здатність еритроцитів змінювати свою форму суттєво впливає на кровотік, змінюючи її в’язкість.
Команда охолодила зразки крові до 37°, 23° та 10° за Цельсієм, щоб спостерігати зміни за різних умов: 37°C орієнтовна температура крові в активних людей та кажанів. 23°C — це приблизна температура якої досягати кінцівки людини, без пошкоджень функціональності тканин, а 10°C — температура тіла кажанів під час сплячки.
Команда Університету Грайфсвальда використовувала динамічну цитометрію деформативності в реальному часі (метод дослідження клітин, який дозволяє оцінювати їх механічні властивості, такі як деформативність і жорсткість, у потоці рідини — ред.). Дослідники виявили, що обидва види кажанів мають набагато менші еритроцити, ніж люди. Однак людські еритроцити потенційно можуть досягти подібної низькотемпературної еластичності та в’язкості. Це натякає на можливість безпечного переходу людей у сплячку за допомогою медичних засобів.
Подальші дослідження
Однак є й деякі проблеми. Наприклад, людські еритроцити відновлюються після низьких температур набагато повільніше, ніж еритроцити кажанів. Хоча це може бути проблемою, інші великі ссавці, такі як ведмеді, впадають у сплячку при температурі крові значно вищій, (близько 20°C).
Переваги анабіозу для космічних подорожей очевидні. Навіть незначне зниження внутрішньої температури тіла (на 1°C) може заощадити 6% енергії необхідної для метаболізму. Люди також можуть усунути деякі довгострокові наслідки своєї подорожі (тривале перебування у замкненому просторі, вплив мікрогравітації тощо), але й потребувати набагато менше їжі.
Наступне запитання команди полягає в тому, чи можливо наблизити в’язкопружну реакцію крові людини до реакції кажанів. Антиоксиданти були визначені як потенційна відправна точка для пошуку, і щоб остаточно підтвердити, що перейти в сплячий стан можна безпечно потрібні подальші дослідження.