Обзоры. ПЕРСПЕКТИВЫ ИЗУЧЕНИЯ ИНДУЦИРОВАННОЙ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ НЕСТАБИЛЬНОСТИ В УСЛОВИЯХ КОСМИЧЕСКОГО ПОЛЕТА

Б. В. АНДРИАНОВ, Н. Л. РЕЗНИК, О. Н. ЛАРИНА ... Институт общей генетики им. Н. И. Вавилова РАН ... Государственный научный центр РФ - Институт медико-биологических проблем РАН ... Рассмотрены особенности мутагенеза в условиях космического полета на орбитальных станциях. На основе современных представлений о клеточных механизмах поддержания и нарушения геномной стабильности обсуждается возможность разработки индивидуальных тестов, позволяющих оценить степень дестабилизации генома космонавтов и их резистентность к условиям космического полета. ... Авиакосмическая и экологическая медицина. 2005. Т. 38. N 3. С. 3 - 9 ... В период пионерских работ в области космической биологии анализировалась норма реакции разных биологических видов на пребывание на борту орбитальных космических станций, а индивидуальные отклонения при этом усреднялись. В результате был сделан вывод о сравнительной безопасности пребывания человека в условиях орбитального космического полета [9]. Космонавты и биологические объекты, находящиеся на орбитальных станциях, подвергаются воздействию комплекса уникальных факторов, которые не встречаются на Земле. Степень опасности этих условий изучена далеко не в полной мере. Поскольку освоение космоса продолжается, в том числе с применением пилотируемых космических станций, в настоящее время акцент переносится на индивидуальные особенности резистентности к факторам космического полета и на возможные отдаленные последствия, в частности на мутационные повреждения зародышевой клеточной линии. ... Открытие в геномах всех эукариот системы ретротранспозонов и эндогенных ретровирусов позволяет с новой точки зрения рассмотреть проблему безопасности космических полетов. Ретротранспозоны существенно влияют на частоту мутагенеза, а их перемещения могут индуцироваться средовыми стрессовыми факторами внешней среды. ... Особенности мутагенеза в условиях космического полета ... Данные о мутагенном эффекте космического полета для растений, животных и микроорганизмов накапливались начиная с первых запусков возвращаемых космических кораблей. Статистически достоверное увеличение частоты нерасхождения Х-хромосом в мейозе у D. melanogaster было обнаружено уже в эксперименте на космическом корабле "Восток-1", несмотря на кратковременность полета (108 мин) [10]. ... Позднее эти данные неоднократно подтверждались [6, 13, 48]. Обследования космонавтов также выявили мутагенное действие космического полета на человека. Измерение частоты хромосомных аберраций в группе космонавтов до и после полета на орбитальной станции "Мир" показало статистически значимое увеличение этого показателя [18]. Существенно, что данный вывод был получен для группы космонавтов, и его нельзя считать доказанным для каждого конкретного космонавта, учитывая индивидуальные различия резистентности. ... Хромосомные аберрации и доминантные летальные мутации отмечаются часто и у различных биологических объектов: в меристеме проростков растений [8, 33], в клеточной культуре млекопитающих [17], в культуре хлореллы [12], в развивающихся эмбрионах [52]. Влияние космического полета на орбитальных станциях на живые организмы своеобразно, причем трудно определить эффекты отдельных факторов. Выявленные частоты мутирования соответствуют величине дозы протонного и гамма-облучения порядка 104 рад. В действительности наблюдаемая доза ионизирующего облучения составляет всего несколько рад. Орбитальные космические станции обращаются на высотах 350 - 460 км. На такой высоте станцию частично защищает магнитосфера Земли. Фон ионизирующего излучения составляет около 0,025 рад/сутки и сильно колеблется при солнечных вспышках. Определенный вклад в наблюдаемую хромосомную нестабильность могут вносить невесомость [48] и галактическое излучение, содержащее тяжелые заряженные частицы с очень высокими энергиями. Эти частицы обладают сильным поражающим действием на клетку даже при невысокой усредненной дозе [1, 7]. Атмосфера защищает земную поверхность от высокоэнергетической составляющей галактического излучения, но на высоте 5000 м оно уже ощутимо, а на орбитальной станции попадание даже единичной частицы в биообъект вызовет гибель нескольких клеток и сильное, но локальное облучение их микроокружения. Изредка наблюдаемые космонавтами световые вспышки, которые не фиксируются приборами, обычно объясняют пролетом тяжелой ... стр. 3 ... заряженной частицы галактического излучения через зрительный анализатор космонавта [20]. ... Действительно, в соответствии с данным предположением хромосомные аберрации обычно выявляются в ткани группами и часто в одной клетке наблюдают множественные аберрации [14]. ... Долгое время различали только виды, чувствительные к условиям орбитального космического полета, такие как дрозофила или арабидопсис, у которых легко можно было наблюдать дестабилизацию генома и нарушения в развитии, и устойчивые виды, такие как мучной хрущак (Tribolium confusum), которые на протяжении нескольких поколений развивались на биоспутниках без каких-либо аномалий [15]. До сравнительно недавнего времени ничего не было известно о влиянии генетической компоненты на дифференциальную устойчивость разных особей одного вида к условиям космического полета, соответственно не имелось и научных оснований для разработки критериев отбора биологических объектов, обладающих максимальной устойчивостью к условиям космических полетов, хотя необходимость выработки таких критериев существует [9].