Господин Свещаров
Разкази за съвременната биология (19)

Многообещаващи биологични изследвания в Космоса

Изминалите няколко години (и по-специално последните на седмото десетилетие) бяха характерни с успешно изстреляните пилотирани и непилотирани изкуствени спътници на Земята. В това отношение най-богата за историята на космонавтиката ще остане 1975 г., когато в продължение на няколко месеца околоземното космическо пространство беше посетено от 10 съветски и 6 американски космонавти. Без съмнение най-голям интерес през тази година в световен мащаб беше проявен към проведения съвместен полет на „Союз–19“ с „Аполо“, който има огромно научно-техническо и политическо значение. Ето защо може би на фона на толкова интересните пилотирани полети в Космоса, които продължават и до днес, изстрелването на непилотирани космически обекти понякога неоправдано остава в сянка.

Така например в края на 1975 г. в СССР беше изстрелян спътникът „Космос–782“. Най-интересното, което трябва да се знае за него, е това, че с този спътник започна изпълнението на много сериозна и задълбочена международна научна програма в областта на биологията. В нейното реализиране участвуваха със свои опити учени от биологични институти на Съветския съюз, САЩ, Франция, Чехословакия, Унгария, Румъния и Полша.

Както е известно, опити с биологични обекти в Космоса са се провеждали много пъти. Те започнаха още в зората на космическата ера и благодарение на тях бе дадена „зелена улица“ за полети на хора. Тези опити ще продължат и в бъдеще, защото проблемите, които стоят за решаване при предстоящите продължителни полети на хора в Космоса, са наистина сериозни и изискват многократна и задълбочена проверка върху подходящи биологични обекти. Искаме да подчертаем, че един от най-сериозните проблеми, който стоеше и продължава да стои пред специалистите по космическа биология и медицина, е безтегловността. Сега вече със сигурност се знае, че живот в състояние на безтегловност е възможен за определен период, но колко бавно напредваха учените в първите години! Продължителността на полета се увеличаваше едва с денонощие, две или три, докато накрая се стигна до над 6-месечно пребиваване в Космоса. Всичко това се правеше, защото живите същества са приспособени към земната гравитация и мнозина се страхуваха, че космонавтите може да изпаднат в състоянието на митичния Антей, който загубил напълно силите си, откъсвайки се от майката Земя. Все още продължават да съществуват въпросителни около продължителните полети в Космоса и възможността безтегловността да повлияе отрицателно върху енергетичния баланс на организма, да доведе до подтискане на кръвотворните функции на костния мозък, да забави нормалния ритъм на клетъчното делене и пр.

Серията опити, проведени на спътника „Космос–782“, влязоха в историята най-вече с това, че за пръв път в орбита летеше малка лаборатория, снабдена с устройство за възпроизвеждане на земна гравитация в условията на безтегловност. Това в същност беше малка центрофуга с неподвижна и въртяща се част. Върху тези две части бяха разположени по подходящ начин напълно еднакви групи от животни, растения и клетъчни култури. По-конкретно там имаше бели мишки, костенурки, винени мушици (дрозофили), бактерии, туморни растителни клетки, семена от тютюн и гъби.

Първите резултати, които бяха получени след полета на спътника, показаха, че безтегловността се е отразила неблагоприятно върху растенията. За разлика от растенията, които са били в обсега на създаваната изкуствена гравитация (макар със сила, равна на половината на земната!), намиралите се в безтегловност растения показали слаб растеж.

По предложение на американски специалисти беше заложен опит с хайвер от рибките на род Фундулус. По време на опити, извършени от американските астронавти на станцията „Скайлаб“, било установено, че пренесените на станцията родени на Земята рибки трудно се ориентират и плуват неуверено в условията на безтегловност. Те извършвали безразборни движения, въртели се и привиквали към променените условия чак след няколко дни. За разлика от тях родените в безтегловност рибки веднага започнали да плуват правилно. На борда на биоспътника имаше специални контейнери с оплоден хайвер на споменатите рибки, като отделните проби бяха в различен стадий на развитие. По този начин се целеше безтегловността и изкуствената гравитация да действуват едновременно върху зародиши с различна възраст. Получените данни от опита и следполетните сравнения, които направиха специалистите, дадоха интересна информация за това, кога космическите фактори започват да оказват влияние върху развитието на зараждащия се организъм.

Голямо значение се отдаваше и на опита, заложен от специалисти от Московския и Колорадския университет. В основата му бе залегнало откритието на американски биолози, че при земни условия увеличаването силата на гравитацията довежда до намаляване процесите на разрастване при злокачествено изродените клетки. В центрофугата на спътника имаше растителни туморни клетки, присадени на морков. Специалистите по космическа биология вече обработват данните от опита, за да установят дали гравитационните сили в Космоса ще възбудят механизмите, които довеждат до ненормално бързо размножаване на клетките при злокачествените тумори или, напротив, ще им подействуват възпиращо. Резултатите от тези извънредно важни за здравето на хората опити заедно с други подобни, които вече са извършени или предстои да се изведат, ще бъдат значителен принос в борбата на учените с една от най-страшните болести на века.

Не по-малко интересни бяха и другите опити, поставени на борда на спътника. Съветски, френски и румънски специалисти си бяха поставили задачата да установят въздействието на тежките ядра от космическите лъчения върху наследствения материал на едноклетъчни организми и семена от растения. Резултатите от тези опити ще се използуват от специалистите по генетика, цитология и радиобиология.

Искаме да припомним на читателите, че опити, които целяха да се изясни какво означава силата на земното притегляне за обитателите на нашата планета, бяха започнати и проведени (разбира се, само в състояние на безтегловност) на борда на изкуствените спътници „Космос–605“ и „Космос–690“. Учените искаха да проверят най-вече правилността на една хипотеза, според която Земята непрекъснато увеличава обема и масата си. Смята се, че в миналото планетата ни е била значително по-малка. „Улавяйки“ обаче огромни количества космически прах, тя непрекъснато увеличавала масата си, разширявала се и едновременно с това растяла и силата на притеглянето й, т.е. увеличавала гравитацията си. Според някои привърженици на тази хипотеза земните организмови видове в процеса на еволюцията постепенно намалявали размерите си. Така например смята се, че измирането на гигантските влечуги от мезозойската ера се намира в пълна зависимост от големината им. През юрския период най-напред измрели дългите до 27 м диплодоци, след това 18-метровите бронтозаври и едва към края на кредата измрели игуанодоните, които били дълги „само“ 10 м. Днешните сухоземни гиганти — слоновете, рядко надминават 4 м, а най-големите животни — китовете, обитават океанските води, където силата на тежестта е чувствително намалена. Общо взето, намаляването на ръста на животните и растенията по Земята се свързва с увеличаването на земната гравитация.

Първите данни, получени от опитите с плъхове на споменатите по-горе два съветски спътника, не потвърдиха съмненията около хипотезата на проф. Коржуев за подтискане на кръвотворните процеси в условията на безтегловност. Тук трябва обаче да се подчертае, че абсолютно сигурни резултати може да се обявят само тогава, когато се проведат опити при по-продължителни полети.

Установено е, че безтегловността е довела до специфични изменения в мускулната система на животните, което е резултат от намалените усилия за придвижване по време на полета. Всички останали изменения, които били открити след прецизни биохимични, хистологични и морфологични изследвания, били обратими и непатологични. След около месец плъховете-космонавти се нормализирали и трудно се отличавали от събратята си в земната контролна група.

За специалистите няма съмнение, че пребиваването на човека в космическите полети и на други планети ще бъде свързано с физиологична пренастройка на организма и по-специално на системата за терморегулация, което се предизвиква от промяната в гравитационната обстановка. При опитите с животни е установено, че под действието на ускорения в главния мозък на зайци, плъхове и кучета възникват температурни промени, които се нормализират едва 30 минути след въздействието. През първата фаза на измененията се повишава температурата на мозъка, а в следващата фаза се отбелязва спадане на температурата не само на мозъка, но и на цялото тяло, т.е. получава се т.нар. следгравитационна хипотермия.

Извънредно ценни сведения за науката бяха получени в резултат на полета на съветските космонавти Губарев и Гречко, които прекараха 30 дни на борда на орбиталната научна станция „Салют–4“ (тя прекрати съществуването си в началото на февруари 1977 г.). Научните изследвания, които проведоха съветските космонавти, бяха толкова разнообразни, че някои учени нарекоха орбиталната станция „комплексен научен институт“, тъй като в нея бяха извършени научни наблюдения и опити в няколко области на човешкото знание. Данните, получени при изследванията на високата атмосфера и йоносферата на Слънцето и слънчево-земните влияния, на астрофизическите обекти в рьонтгеновия диапазон и други подобни, скоро ще покажат огромната си теоретична и практическа важност.

В програмата на Губарев и Гречко бяха включени серия от много сериозни биологични и медицински изследвания. Тяхната първа и най-главна цел беше непосредствено свързана с осигуряване сигурността на бъдещите продължителни космически полети. Специалистите от Земята установиха, че космонавтите са свикнали почти напълно с безтегловността и с напрегнатия ритъм на работа в Космоса и че самочувствието им е било добро. За хубавото им настроение и високата работоспособност твърде много допринесло доброто им 4-кратно хранене — две закуски, обяд и вечеря. Менюто на космонавтите било много разнообразно. Те се хранели с кренвирши, пържоли, месни пастети, супи от зеленчуци, боршове и кафе. Милиони телевизионни зрители видяха как космонавтите пиеха вода и плодови сокове от изящни тубички, съдържанието на които се изстисква лесно. Космонавтите заявиха, че нямат забележки или оплаквания от космическата „битова служба“, всичко било направено както трябва. Въздухът в станцията бил земен, като процентното съдържание на кислорода и въглеродния двуокис било като в борова гора край Москва. Запасите от вода предварително били обеззаразени и облагородени със сребърни йони. Специални устройства кондензирали всички изпарения в станцията, които в същност са повече от половината от дневната норма използувана вода. По този начин са възстановявани водните запаси на станцията. Всички хранителни и битови отпадъци, опаковани в специални капсули, са изхвърляни от специален шлюз. Благодарение на постоянно изпълняваната напрегната програма от физически упражнения космонавтите запазиха добър тонус на мускулатурата си, сравнително бързо се приспособиха към условията на безтегловност и безболезнено понесоха претоварванията при старта и приземяването на ракетата. След завършването на полета консулт от специалисти медици и биолози установиха, че самочувствието на космонавтите е отлично и емоционалното им състояние добро. Физиологичните проби потвърдиха, че пулсът, кръвното налягане, сърдечно-съдовата система и мускулите на краката им бързо се връщат в нормалното си състояние.

Серията от задълбочени биологични изследвания в тази насока беше продължена през 1976 г. от космонавтите Волинов и Жолобов по време на полета с орбиталната станция „Салют–5“. В специален терариум на борда на станцията се намираха степни костенурки. Тези животни са подходящи за изследване в Космоса, тъй като са непретенциозни и не се нуждаят от специални системи за отглеждане. Три други групи от същия вид костенурки са били подложени на Земята при симулирани условия на всички въздействия на космическия полет, с изключение на безтегловността, а петата контролна група се намирала при нормални земни условия. Старателните микроскопски изследвания на клетките от понеслите безтегловността костенурки дадоха на специалистите нови данни за сроковете на възстановяване на опорно-двигателния апарат, сърдечния мускул, черния дроб, нервната система и другите тъкани и органи.

Жолобов и Волинов извършиха опити с хайвер на аквариумната рибка данио. Част от хайвера космонавтите поставиха в специален термостат (биофиксатор Е), който осигурява най-благоприятни условия за развитие, а останалата част беше лишена от тях.

Двамата космонавти извършиха извънредно интересни и плодотворни изследвания върху промените в наследствеността при винената мушица дрозофила меланогастер, които възникват в резултат на необикновените за живите организми условия на космическия полет. Всички стадии от развитието на мухите преминаха по време на космическия полет, което допринесе извънредно много за достоверността на получените от опита резултати. Космонавтите определиха честотата на възникване на мутации, които предизвикват смърт сред част от мухите от първото поколение, както и наследствените промени, които убиват мухите още в зародиш. Тъй като наследствеността на дрозофилите в земни условия е проучена извънредно подробно, данните от космическите опити на съветските космонавти ще позволят на генетиците да разширят знанията си за въздействието на условията от космическия полет върху адаптационните възможности на живите организми, което ще има огромно научно и практическо значения.

Започналата серия от сериозни и задълбочели биологични и медицински опити продължи през 1977 г., като вторият екипаж на станцията „Салют–5“ — космонавтите Горбатко и Глазков — завърши редица от започнатите биологични опити. Те фиксираха покълнали семена от растението крепис, за да могат да бъдат подложени по-късно на старателни генетични изследвания от земните специалисти. В други биофиксатори те върнаха на Земята семена и кълнове от същото растение, които се намираха в станцията още от началото на полета. Двамата космонавти извършиха редица опити с хайвер от рибки, с гъби и други биологични обекти.

Смятаме, че без да омаловажаваме заслугите на следващите екипажи, които летяха на орбиталните станции от типа „Салют“, можем направо да се спрем на половингодишния полет на третата основна експедиция на космическата станция „Салют–6“, която беше успешно изпълнена от космонавтите Ляхов и Рюмин. Само за сведение искаме да съобщим, че по време на техния полет бяха извършени 59 технологични, 32 биологични и 255 медицински опита, без да се включват в тази цифра работите с трите бордови телескопа, регистрирането на излъчванията в гама- и субмилиметровия диапазон и направените с помощта на фотокомплексите около 3000 снимки на земната повърхност.

Българската биологична и медицинска наука също взеха участие в решаването на някои проблеми, свързани най-вече с изпълнението на програмата на социалистическите страни „Интеркосмос“. Изследванията придобиха по-голям замах във връзка е подготовката и провеждането на полета на първия български космонавт Георги Иванов и неговия дубльор Александър Александров. Изследванията се провеждаха в две основни направления: 1) медико-биологични, свързани с подбора и подготовката на първите български космонавти; 2) медико-биологични изследвания преди, по време и след полета на първия български космонавт.

Българските учени разработиха оригинален електронен уред „Средец“, който беше предназначен да изследва висшата нервна дейност на космонавтите чрез изпълнение на четири специални програми. Както е известно, причини от технически характер не позволиха на Георги Иванов и неговия партньор Николай Рукавишников да работят с нашия прибор. В края на 1980 г. обаче нашите учени получиха отчет-анализ на резултатите от експерименталните изследвания, които бяха проведени преди, по време и след космическия полет на космонавтите Виктор Горбатко и Фам Туан с българския уред „Средец“. Коментирайки резултатите от проведените изследвания, началникът на Обединения авиомедицински институт полковник ст.н.с.к.м.н. Кирил Златарев писа във в. „Отечествен фронт“ следното: „Българският уред «Средец» може да бъде използуван и вероятно ще бъде използуван по-нататък в усъвършенствуван вариант за обективно динамично психодиагностично изследване на измененията, които настъпват във висшата психична дейност на космонавтите под влияние на различни фактори на полета. Това ще има важно значение за намиране на методи и средства за бъдещото психологично осигуряване на продължителните космически полети и експедиции. Получените резултати от изследванията с уреда «Средец» покриват само сектор от комплексните изследвания в това изключително важно направление и ще бъде много интересно да бъдат сравнени с резултатите от такива прибори за психофизически изследвания, каквито са «Рулац» (ГДР), «Балатон» (Унгария) и др.“.

В заключение можем да отбележим, че според съветските специалисти по космическа биология и медицина споменатите в нашия разказ биологични опити са протекли успешно. А това говори безспорно за проявената от космонавтите висока биологична култура и знания. Няма съмнение, че резултатите, получени от тези серии научни изследвания, ще обогатят съкровищницата на биологичните ни знания, ще подпомогнат бъдещите продължителни полети на човека в Космоса и ще допринесат за по-пълното разбиране на някои все още неясни страни на процесите, които протичат в биосферата на Земята.