Возвращение на Землю

К счастью, почти по всем показателям, связанным с реакцией на длительный космический полет, организм отличается пластичностью и приспосабливаемостью. Скотт действительно подрос примерно на 5 см, но это было связано лишь с тем, что его позвоночник долго не испытывал притяжения Земли. Уже через несколько часов после возвращения на Землю нормальный рост восстановился. Кроме того, в течение первых 48 ч теломеры Скотта приобрели обычную длину, большинство физиологических маркеров и показателей крови также вернулись в нормальный диапазон. Что касается экспрессии генов, то 91 % изменений, произошедших за время пребывания в космосе, также сгладились до нормальных значений в течение полугода.

Следует отметить, что к нормальным уровням вернулась экспрессия у большинства генов в организме Скотта, но не у всех. В некоторых из них сохранялось «молекулярное эхо» пребывания в космосе: гены продолжали активно ремонтировать ДНК и укреплять ее стабильность. Эти данные согласовывались с другими, которые мы наблюдали, проверяя на «поломки» и изъяны хромосомы Скотта. Даже после возвращения на Землю у него сохранялись следы низкоуровневых инверсий и транслокации – постоянно залечиваемые повреждения хромосом, исправляемые на генетическом уровне и приводящие к замене старых клеток на новые.

Даже шесть месяцев спустя экспрессия некоторых генов оставалась нарушенной – адаптация продолжалась, и эти нарушения мы рассмотрим далее в книге, когда дойдем до долгосрочных планов на генную инженерию. Данные по экспрессии генов показали, как организм адаптируется к пребыванию в космосе и в каких аспектах не удается добиться полного возвращения к норме. Это согласуется с тем, что говорил сам Скотт: по его словам, он не мог «прийти в норму» и через семь-восемь месяцев после возвращения на Землю. Работа доктора Маттиаса Баснера также показала, что когнитивные способности Скотта и точность его движений после полета ухудшились. Мы в рамках собственного исследования, проведенного совместно с Дэвидом Лайденом в Корнеллском университете, обнаружили в крови такие белки, которые в норме должны быть только в мозге. Эта находка коррелировала с изменениями в генах, которые кодируют эти белки, и указывала на изменения в гематоэнцефалическом барьере. В целом такие молекулярные изменения подсказывают, работу каких генов потребуется ускорить, замедлить или изменить каким-то другим образом, чтобы смягчить реакцию на космический полет.

Другие биологические показатели, которые также могут быть нарушены, выводятся по изменениям показателей, связанных с цитокинами, в частности с воспалительными маркерами. Некоторые маркеры воспаления, например интерлейкин-6, в день посадки были повышены в тысячи раз, а в последующие двое суток некоторые из них еще возросли. Анализы крови демонстрировали явный всплеск воспалительных цитокинов – для капитана Келли это было весьма болезненно, и, скорее всего, именно из-за этих белков он покрылся сыпью. Эти данные подтверждаются результатами из работ докторов Теджаса Мишры и Майкла Снайдера из Стэнфорда. При рассмотрении маркеров в совокупности большинство их функций указывало на регенерацию мышц. Короче говоря, Скотту было больно заново привыкать к работе мышц, так как его тело проходило обширную перестройку, а кровь на молекулярном уровне реагировала на этот затратный физиологический процесс. Она словно кричала: «Черт, опять эта гравитация! Опять мускулами ворочать!»

При всей болезненности возвращения на Землю с орбиты следует отметить, что с Марсом все должно быть гораздо легче – ведь там гравитация равна 38 % земной. Учитывая эту разницу, соответствующие «чертыхания организма» могут составить всего 38 % от тех, что мы наблюдали, а адаптироваться после посадки на Марс также будет гораздо легче. Это позволяет предположить, что человек вполне способен перенести и перелет до Марса, и последующую посадку, чтобы затем начать обживать новый мир в рыжеватых тонах.

Экспедиции будущего

При описании исследования близнецов необходимо учитывать, что в нем участвовали всего два человека, которые развились из одного эмбриона, причем долгое время в космосе провел только один из них. Поэтому экстраполировать эти результаты на других людей можно только в определенных пределах. Более того, на МКС человек не покидает земной магнитосферы, которая простирается примерно на 65 000 км и на орбите МКС все равно служит астронавтам защитным экраном. Чтобы представить масштаб проблем, ожидающих экспедицию на Марс, можно прикинуть ожидаемую дозу радиации, которую космонавты получат по пути: она составляет около 300 миллизивертов (мЗв). А при полете туда и обратно, который займет около 30 месяцев, доза облучения составит примерно 1000 мЗв (рис. 1.3). Суммарно это более чем в шесть раз превышает дозу, полученную Скоттом за весь полет. Хотя такая радиация небезопасна, от нее можно защититься, о чем мы поговорим в следующих главах.

Рис. 1.3. Уровни облучения при разных параметрах экспедиции: оценочные и фактические показатели для различных миссий в мЗв

Действительно, ни к чему идти на риск, связанный с таким облучением, не попытавшись как следует защититься. Помимо физической защиты астронавтов существует еще механизм биологической защиты, который пока не применялся в космосе, но уже опробован на Земле у пациентов в разных состояниях, – это генная инженерия.

Генетическая защита

Необходимо учитывать явные риски долгосрочных экспедиций на другие планеты (например, на Марс), а также вызовы, связанные с экспедициями более отдаленного будущего (например, с межзвездными полетами). При выполнении таких миссий люди окажутся в крайне враждебной среде, подвергнутся гораздо более серьезному облучению, столкнутся с проблемами создания продуктов питания и поддержания нормального метаболизма. Поэтому нам не обойтись без исследования генетических защитных механизмов. Иными словами, если удастся раскрыть секреты жизнестойкости других видов и создать генетические средства защиты, это поможет нам не только выжить, но и выполнить свой долг. Мы делаем все возможное для обеспечения безопасности астронавтов, когда проектируем ракеты и космические корабли, но можно ли защитить их изнутри, модифицировав человеческий организм? Следует ли идти на это? Вправе ли мы генетически модифицировать людей?

Некоторые из этих абстрактных вопросов перешли в практическую плоскость благодаря исследованиям Хэ Цзянькуя, который начал генетически модифицировать человеческие эмбрионы с помощью технологии CRISPR (подробнее об этом в последующих главах). Две такие девочки родились в 2018 г. Эту работу Хэ вел втайне и даже ввел в заблуждение Комитет по биомедицинской этике собственного университета. Решившись дать жизнь генно-модифицированным детям, он столкнулся с острой критикой.

Такой путь внедрения подрывных медицинских технологий в реальную практику (тайно и практически безнадзорно) абсолютно неприемлем, но теперь эта идея больше не является гипотетической. Возникает вопрос: как регулировать создание генетически измененных эмбрионов и убедиться, что это не пойдет во вред? Известны многочисленные примеры точной медицины при лечении заболеваний, но помощь пациентам на Земле и астронавтам, участникам будущих экспедиций, – больше из области прогностической медицины. Может ли ученый модифицировать что-то в организме и предсказать, что в таком случае произойдет? Это лучшая проверка для знаний.

Именно для этого мы опубликовали в 2011 г. на сайте нашей лаборатории первый проект 500-летнего плана, многие идеи которого рассмотрены в этой книге. В том же году мы впервые подали в NASA предложения о геноме и метагеноме и не имели практически никаких данных из тех, что представлены в этой главе. Большинство идей, казавшихся в 2011 г. невозможными, уже реальность. Особенно интересно, с какой легкостью сегодня можно редактировать и модифицировать геном и эпигеном (уровень регулировки генома).

Этот план построен не только в расчете на стремительное развитие науки, он олицетворяет надежду на выживание человечества в долгосрочной перспективе. На мой взгляд, одна из самых замечательных черт людей – способность строить планы на 5, 500 или 5000 лет вперед, которые рассчитаны на много поколений. Практически все люди, которым доведется пожинать плоды этого плана, родятся после смерти его авторов. Но, создавая такие планы, мы надеемся, что они смогут послужить человечеству в качестве межпоколенческого «олимпийского огня».

Оставшаяся часть книги посвящена именно этому плану, который содержит технические, философские и этические принципы, касающиеся преобразования геномов, экосистем и планет. Такие крупномасштабные инженерные начинания могут показаться абстрактными и практически невероятными по охвату, но это не первая наша попытка. На самом деле Марс станет второй планетой, на которой мы будем проводить глобальные измерения, моделирование и преобразования. Сейчас, в 2020-е гг., мы уже занимаемся этим на Земле, чтобы продолжить наше существование на этой планете и оставить ее потомкам в лучшем состоянии, чем сейчас. К сожалению, координация и планирование этой работы недостаточны. Подобные планетарные и биологические преобразования потребуют в будущем гораздо большей точности, чтобы мы могли осуществить важнейшее предназначение нашего вида – стать пастырями и стражами. Сомнений, сможем ли мы видоизменить жизнь, нет, перед нами стоит лишь один вопрос – «как?». Видоизменение жизни – дело нашего поколения, и это искусство будет далее оттачиваться и применяться новыми поколениями, т. е. нашими потомками, которым предстоит жить через 500 лет, 5000 лет и в гораздо более отдаленном будущем.

Преобразование – это неотъемлемый долг человечества, выполнить который необходимо для сохранения жизни как таковой.

2
Долг инженера

Планы бесполезны, но планирование – обязательно.

ДУАЙТ ЭЙЗЕНХАУЭР

Энтропийные очки

Необходимость заняться планированием будущего лучше всего иллюстрируется с помощью быстрого мысленного эксперимента под названием «энтропийные очки». Первое, что нужно сделать, – осмотреться. Если ничего не видно, то нужно задуматься. Будьте внимательны. Представьте, как мир будет выглядеть через 100 лет. Просуществует ли до той поры хоть одна лестница, стена, потолок или любой другой материальный объект? Задумайтесь: как долго протянет ваша любимая футболка или пара носков, которые на вас надеты? Доживут ли до тех пор какие-либо живые существа, сейчас обитающие рядом с нами, например белки или их потомство? Оцените технологию, которая донесла до вас эти слова, – на бумаге, на светящемся мониторе, в аудиоформате. Существовала ли она вообще 100 лет назад? Как она может измениться через 100 лет? Окиньте взором все, что вас окружает, представьте, как оно может измениться. Дочитав или дослушав этот абзац, ненадолго отвлекитесь и посмотрите, где вы находитесь. Представьте, каким будет мир ровно через 100 лет. Сделайте это прямо сейчас.

Вернувшись к тексту, вы заметите, что стали относиться к настоящему моменту как к гораздо более важному и комфортному, но это первое, к чему нужно отнестись критически. Эта удовлетворенность собственной жизнью и моментом – ненужное ограничение, только начало возможностей человеческого разума. Есть так много того, что можно вообразить: перемены, увядание, ваш собственный неизбежный уход, эволюцию, движение и бренность. Однако каждый может найти утешение в том, что данное мгновение – здесь и сейчас – точно существует. Поэтому в контексте сиюминутного смысла текущий момент может оказаться комфортнее любого момента в будущем. Вас может поразить осознание того, как много всего изменится. Но это хорошо.

Вы, как обладатель разума, только что воспользовались способностью представить мир отдаленного будущего – таким, каким он будет через 100 лет. Скорее всего, сами вы тот мир не застанете. Способность представлять события, находящиеся далеко за рамками ближайшего будущего, – это, насколько известно, уникальное и чисто человеческое умение. Она лежит в основе нашего творчества и изобретательности, равно как и свойственного лишь нам осознания собственной хрупкости и недолговечности любой жизни. У нас много общего с другими обитателями Земли: стремление выжить, инстинктивная реакция «бей/беги» при встрече с опасностью, желание защищать собственное потомство (исключение из этого правила – некоторые животные, поедающие свой молодняк). Но мы уникальны. Мы – единственный вид, сознающий риск собственного вымирания. Видя экзистенциальную угрозу, стремясь отслеживать ее уровни и траекторию, а также испытывая глубокое беспокойство о судьбе далеких потомков, с которыми никогда не встретимся, мы делаем первый необходимый шаг к осознанию риска исчезновения нашего вида и стремимся его избежать. Вымирание перестает быть неизбежностью и переходит в категорию рисков, только если начать что-то предпринимать.