Проблема репродукции, а проще размножения живых организмов в космосе, возникла, как только встал вопрос о создании биологических систем жизнеобеспечения на орбитальных станциях. Тогда задача была чисто утилитарная: если космонавты научились выращивать пшеницу в бортовых оранжереях, то почему, скажем, птицы не могут служить источником получения таких высококалорийных продуктов, как яйца? Выбор пал на перепелов. Почему? Дают яйца, которые совершенно безвредны, и быстро развиваются.
В 1978 году сделали пробный "перепелиный запуск" на советском биоспутнике "Космос-1129". Получилось не очень. Возвращение вышло слишком жестким, и почти все яйца разбились. Тем не менее эмбрионы в руки ученых попали. Стало ясно: зарождение на орбите возможно.
В 1990-м - первая победа: на борту орбитального комплекса "Мир" вывелись восемь перепелят, но они быстро погибли. С 1990 по 1999 год было проведено восемь экспериментов по изучению эмбрионального развития японского перепела с дальнейшим выведением птенцов. И в 1999 году удача наконец улыбнулась экипажу Героя Советского Союза Виктора Афанасьева. С ним летали француз Жан-Пьер Эньере и словак Иван Белла. Словацкие специалисты сделали прекрасный транспортный инкубатор: туда заложили шестьдесят оплодотворенных яиц. Ученые хотели получить птенцов в космосе и постараться максимально сохранить их. На станцию доставили даже специальный блок для "новорожденных" - центрифугу. Но, к сожалению, благополучно приземлились только три птенца: в спускаемом аппарате оказалась слишком низкая температура.
Однако обнаружилась и другая серьезная проблема: у космических эмбрионов наблюдались самые разные патологии в развитии, а птенцы, которым удалось вылупиться, с невесомостью так и "не подружились". Есть видеосъемка: перепелята беспомощно барахтаются, кувыркаются... Тем не менее ученые получили поразительный результат: впервые в истории живые существа не только родились в космосе, но и, прожив там несколько дней, вернулись на Землю. Теперь есть все возможности продолжить уникальные исследования.
Как будет проходить эксперимент на МКС? Яйца японского перепела помещаются в комплекс "Инкубатор", который поддерживает два вида условий выращивания: в условиях искусственной силы тяжести и невесомости. Температура, соотношение кислорода и углекислого газа, влажность - близкие к земным. А чтобы смоделировать "земное притяжение", в оборудовании установлена центрифуга, которая вращается с давлением в одну единицу. Более того, в маленькой центрифуге инкубатора космонавт в нужное время должен переворачивать яйца на 180 градусов, как это делают птицы в естественных условиях.
На определенных сроках развития эмбрионов космонавт помещает яйца в капсулы с раствором формальдегида. Тем самым он зафиксирует стадию их развития, а позже в этих капсулах отправит на Землю.
Что ждут от эксперимента ученые? Благодаря ему может быть найдена причина отклонений в развитии перепелов в условиях невесомости. Когда инкубатор будет доработан, а патологии исключены, в будущем возможно создание ферм для обеспечения космонавтов продуктами питания в межпланетных перелетах.
Олег Орлов, директор ИМБП РАН, академик:
- Есть архиважная проблема - создание системы жизнеобеспечения. Пока в космической практике она строится на принципе регулярных грузовых поставок с Земли. Для межпланетной экспедиции это исключено. Конечно, можно сколько-то запасов взять с собой. Можно предварительно выслать на орбиту Марса, например, те же грузовые корабли. Но очевидно, что нужны, как мы говорим, "самовоспроизводящиеся" биологические системы жизнеобеспечения. Источники белковой пищи, которая просто необходима человеку для продуктивной работы в экстремальных условиях.
Нас интересует размножение животных в космосе, которое включает в себя не только оплодотворение, вынашивание или выведение потомства, но и их развитие до половозрелого состояния. На сегодня можно говорить об успешности такого полного цикла только для низших животных, например, для плодовой мушки дрозофилы. Тем не менее исследования на дрозофилах позволяют анализировать фундаментальные механизмы адаптации половых клеток и в целом репродуктивных органов к факторам космического полета. Получаемые данные дают основания для осторожного оптимизма в отношении поддержания популяции более высокоразвитых организмов. В частности, тех же японских перепелов.