Сотрудники Объединенного института ядерных исследований и Института медико-биологических проблем РАН (ИМБП РАН) принимают участие в совместных экспериментах на биоспутнике «Бион-М» №2. Главная задача научной программы — комплексное изучение рисков, связанных с повышенным уровнем радиации на околополярной орбите, что особенно актуально для планируемых полетов на новой Российской орбитальной станции.

Фото © Роскосмос

Состоявшийся в августе 2025 года запуск «Бион-М» №2 ознаменовал продолжение более чем полувековой программы биологических исследований в космосе. Серия аппаратов «Бион» включает 11 спутников, запущенных с 1973 по 1996 год, а модернизированный «Бион-М» №1 совершил первый полет в 2013 году. Второй аппарат, старт которого несколько раз переносился, был успешно запущен в 2025 году в рамках совместного проекта госкорпорации «Роскосмос», Российской академии наук и ИМБП РАН.

Целью миссии стало исследование воздействия на живые организмы условий, приближенных к дальнему космосу, во время полета на полярной орбите. Расчетный уровень космической радиации в районе полюсов Земли примерно на 30% превышает аналогичный показатель на орбите Международной космической станции. Продолжительность полета составила 30 суток на высоте около 350 км. На борту находились 75 мышей, 1,5 тысячи мух-дрозофил, клеточные культуры, микроорганизмы, растения, мхи, образцы зерновых и технических культур, а также семена, полученные от ранее побывавших в космосе растений.

По итогам экспериментов специалисты рассчитывают получить обширные данные о влиянии космических факторов на биологические объекты. Это поможет в подготовке к длительным пилотируемым экспедициям в дальний космос и в разработке новых методов защиты живых организмов от повышенной радиации.

В Лаборатории радиационной биологии ОИЯИ на базовых установках изучают влияние отдельных ускоренных ионов на различные организмы. Эксперименты на биоспутнике предоставляют ученым уникальную возможность анализировать комбинированное воздействие разных видов космической радиации. Микроорганизмы являются удобными объектами для таких исследований, поскольку не требуют сложных систем жизнеобеспечения. Во время последнего полета «Бион-М» №2 они размещались как внутри спутника в термостатируемой камере «БИОКОНТ», так и на его внешней поверхности в специальных резервуарах с открывающейся крышкой в камере «ЭКЗОБИОФРОСТ». Такой подход позволяет изучать влияние космического излучения на микроорганизмы как в условиях открытого космоса, так и внутри аппарата.

Сотрудники Группы радиационной генетики низших эукариот ЛРБ ОИЯИ подготовили для эксперимента лиофилизированные препараты и стационарные культуры в жидкой питательной среде. В исследованиях использовались хорошо изученный штамм дрожжей Saccharomyces cerevisiae, а также два пробиотических штамма — дрожжевой Saccharomyces boulardii и бактериальный Lactiplantibacillus sp.

Дрожжи Saccharomyces cerevisiae — это модельный организм, широко применяемый в космических исследованиях для изучения воздействия радиации и стресса на геном и клеточные процессы. Такие работы способствуют пониманию механизмов адаптации и защиты живых организмов в космосе. Пробиотики используются в пилотируемых полетах для нормализации микробиома человека, стимуляции иммунной системы и улучшения когнитивных функций. После успешного приземления биоспутника препараты были переданы ученым для анализа. Предварительные данные подтверждают выживание штаммов; предстоит комплексное исследование контрольных и побывавших в космосе образцов. Кроме того, планируется изучить физиологические характеристики, выживаемость, изменения генетической стабильности и радиочувствительности, темпы клеточного старения, а также динамику пробиотических свойств и чувствительности к антибиотикам.

Сотрудники Сектора молекулярной генетики клетки Лаборатории ядерных проблем ОИЯИ провели эксперимент по изучению защитных свойств белка тихоходок Dsup (Damage suppressor). Исследование проводилось на клетках кишечной палочки Escherichia coli (E. coli), в которых ген Dsup был искусственно экспрессирован.

E. coli — ключевой модельный организм для космических исследований и важная биотехнологическая культура. Повышение ее устойчивости и срока хранения актуально как для космоса, так и для земных условий. Белок Dsup, обнаруженный у тихоходок, связывается с молекулой ДНК, образуя защитную «оболочку», которая уменьшает повреждения от радиации и активных форм кислорода. Экспрессия этого белка в клетках значительно снижает количество разрывов ДНК и повышает выживаемость при облучении, что делает его перспективным инструментом для защиты биологических систем в космосе и в клинических приложениях. Эффекты космического полета и протекторные функции белка Dsup предстоит изучить с помощью комплекса биофизических и генетических методов.

Сотрудники Сектора астробиологии ЛРБ ОИЯИ провели эксперимент по исследованию возможных механизмов образования пребиотических молекул. Ранее было установлено, что облучение ионизирующей радиацией взвесей формамида и метеоритного вещества приводит к синтезу нуклеиновых оснований, аминокислот, сахаров и других соединений. В рамках данного исследования проверяется возможность образования таких молекул из формамида в присутствии земных горных пород и метеоритов после воздействия комплекса космических факторов — радиации, гипомагнитной среды и экстремальных температур. Это позволит глубже понять процессы пребиотической химии, которые могли происходить в космическом пространстве и повлиять на возникновение жизни не только на Земле, но и в других частях Вселенной.

Таким образом, представители Объединенного института активно участвуют в научной программе биоспутника «Бион-М» №2, направленной на изучение влияния сложных космических факторов — прежде всего повышенной радиации и невесомости — на живые организмы в условиях полярной околоземной орбиты. Использование передовых методов позволяет изучать комбинированное воздействие различных видов излучения, исследовать протекторные механизмы на уровне генов и белков (таких как Dsup), а также пребиотические процессы, значимые для понимания происхождения жизни и биохимической устойчивости в космосе. Полученные данные важны для подготовки длительных пилотируемых миссий, разработки эффективных стратегий радиационной защиты живых систем и понимания фундаментальных биологических процессов во внеземных условиях.

Сотрудничество ОИЯИ и ИМБП РАН вносит ключевой вклад в развитие космической биологии и астронавтики, укрепляя научный потенциал Российской Федерации в области изучения биологических эффектов космоса и создавая основу для будущих исследований и технологий.

Материал подготовлен Наталией Колтовой (ЛРБ), Еленой Кравченко (ЛЯП), Михаилом Капраловым (ЛРБ) и Игорем Кошланем (ЛРБ)