Space Science: Dlaczego myszy, piwo i plemniki wysłano na orbitę
12 kwietnia 1961 Jurij Gagarin Stał się pierwszą osobą w historii, która przeleciała w kosmos. Kilka dziesięcioleci później to, co niesamowite, stało się niemal trywialne - świat zaczął mówić o turystyce kosmicznej. To prawda, że nie zaczęło się bardzo płynnie: w 1986 roku pierwszy kosmiczny turysta miał zostać amerykańskim nauczycielem, Christą McAuliffe, która zmarła 73 sekundy po wprowadzeniu promu Challenger, a USA przyjęły ustawę zakazującą lotów do kosmosu dla nieprofesjonalistów. Ale świat się zmieniał i ulepszono sposoby zapewnienia bezpieczeństwa pasażerów.
Biznesmen Dennis Tito, założyciel Canonical Mark Shuttleworth, założyciel Sensors Unlimited Gregory Olsen, założyciel Prodea Systems Anoushe Ansari, pierwsza kobieta wśród kosmicznych turystów, szef Intentional Software Corporation Charles Simony (i dwukrotnie), twórca gier komputerowych Richard Garry, zdążył już odwiedzić ISS oraz prezes Cirque du Soleil Guy Laliberte. I uruchomienie Ilona Mask przez samochód Tesli z manekinem na pokładzie nie może zaimponować - zwłaszcza biorąc pod uwagę ironiczne odniesienie do powieści „Przewodnik autostopem po galaktyce” w formie komunikatu „Don't Panic” w systemie multimedialnym.
Wszystko to jednak nie oznacza, że ludzkość podporządkowała kosmos. Wciąż mamy wiele zadań, na przykład plany kolonizacji Marsa. A teraz naukowcy nie przegapią okazji do wykorzystania przestrzeni do własnych celów. Międzynarodowa Stacja Kosmiczna to laboratorium na orbicie, na którym można przeprowadzać unikalne eksperymenty. Może to być potencjalnie użyteczne zarówno dla astronautów, jak i przyszłych mieszkańców Marsa, lot, do którego, jak się okazało, jest dwa razy bardziej niebezpieczne, niż wszyscy myśleli. Ale do tej pory pozwala przynajmniej na uzyskanie danych naukowych, w tym medycznych, odkryć.
Podwójni astronauci i zmiana genomu
Scott i Mark Kelly są jedynymi absolutnie identycznymi kosmonautami na świecie (są identycznymi bliźniakami). Tak było przynajmniej do czasu, gdy Scott spędził prawie rok w warunkach nieważkości. Zazwyczaj astronauci „żyją” na ISS nie dłużej niż sześć miesięcy, ale Scott Kelly został celowo wysłany na stację na dłuższy okres - tak, że zmiany w jego ciele byłyby bardziej zauważalne. Po powrocie naukowcy porównali jego wyniki z bratem: okazało się, że wzrost Scotta wzrósł o prawie pięć centymetrów. Ponadto zmniejszyła się jego masa ciała, mikrobiom (zestaw mikroorganizmów) jelita prawie całkowicie się zmienił, a genom, według wstępnej analizy, przeszedł pewne zmiany.
Wszystko to pozwoliło ekspertom NASA stwierdzić, że środowisko kosmiczne aktywowało w ciele Scott Kelly grupę „kosmicznych” genów, które wpływały na odporność, cechy tkanki kostnej, wzrok, słuch i inne wskaźniki. Pomimo faktu, że większość zmian (na przykład wzrost) po pewnym czasie powróciła do punktu wyjścia, około 7% genów zostało utrwalonych w nowym stanie. Naukowcy uważają, że przyczyny tego, co się dzieje, należy szukać w „stresie kosmicznym” - wpływie na ciało nietypowego środowiska, które ciało postrzega jako zagrożenie, odpowiednio na nie reagując.
Środowisko kosmiczne aktywowane w ciele Scotta Kelly'ego grupą „kosmicznych” genów, które wpływały na odporność, cechy tkanki kostnej, wzrok, słuch
Nawiasem mówiąc, w poprzednich badaniach zauważono, że loty w kosmos w szczególny sposób wpływają na mózg, czyniąc go bardziej neuroplastycznym. Zgodnie z eksperymentem przeprowadzonym na Uniwersytecie Michigan, ilość substancji szarej u astronautów zmniejszyła się w niektórych obszarach, podczas gdy w innych była bardziej potrzebna w tej chwili - na przykład w strefach odpowiedzialnych za ruch kończyn dolnych - wzrosła.
W tym samym czasie zespół naukowców z University of Florida odkrył, że astronauci mają większe ryzyko problemów z sercem podczas podróży na Księżyc: na podstawie danych uzyskanych od uczestników Apollo w latach 1961–1972 odkryli, że promieniowanie kosmiczne powoduje około pięć razy więcej szkód dla serca i naczyń astronautów „księżycowych” w porównaniu z astronautami, którzy nigdy nie polecieli na księżyc.
Pinky and Brain: myszy w kosmosie
Na stan wątroby negatywnie wpływa nie tylko alkohol i tłuste potrawy, ale także loty w kosmos. Wniosek ten został sformułowany w 2011 r. Przez naukowców z University of Colorado, którzy najpierw wysłali gryzonie w kosmos przez prawie dwa tygodnie (a dokładniej trzynaście i pół dnia), a następnie przyjrzeli się, jak zmieniły się ich narządy po tej niezwykłej podróży. Analiza danych wykazała, że główne problemy były związane z wątrobą: zwierzęta wykryły początkowe objawy bezalkoholowej choroby tłuszczowej. Ustalenie dokładnej przyczyny w takich eksperymentach jest raczej trudne, ale naukowcy zasugerowali, że lot wywołał procesy, które wywołują rozwój zwłóknienia (proliferacja tkanki łącznej).
W odniesieniu do myszy laboratoryjnych - ich podróż do kosmosu dla nowoczesnej nauki należy do najważniejszych. Eksperymenty na gryzoniach nie mogą być powielane u ludzi z przyczyn etycznych - ale pomagają zrozumieć, czy organizm ludzki może poradzić sobie z efektami długotrwałego silnego promieniowania kosmicznego, które może powodować mutacje, na przykład prowadzące do nowotworów złośliwych. Do ISS wysyłane są nie tylko dorosłe myszy, ale także zamrożone zarodki myszy. Po powrocie na Ziemię zostają wprowadzone do organizmów zastępczych matek i w tradycyjnych warunkach obserwują wzrost i rozwój myszy.
W połowie ubiegłego roku kalifornijscy naukowcy ogłosili zamiar natychmiastowego wysłania czterdziestu myszy na ISS, aby przetestować nową szczepionkę na osteoporozę. Eksperymentalny lek opracowany na bazie białka kostnego NELL-1 powinien chronić tkankę kostną przed osteoklastami - komórkami, które ją niszczą. Od dawna wiadomo, że po 50 latach ludzie tracą średnio 0,5% tkanki kostnej rocznie. Jednak w warunkach nieważkości proces ten jest przyspieszany. Jeśli testy zakończą się sukcesem, szczepionka pomoże zarówno astronautom, którzy są zmuszeni spędzić miesiące na orbicie, jak i „ziemianom”, którzy stają w obliczu uszkodzeń kości.
Browar kosmiczny
Obfitość badań na tematy, które na pierwszy rzut oka wydają się nienaukowe (na przykład stwierdzenie, dlaczego kobiety powąchują koszule swoich partnerów), pomaga uwierzyć, że nauka niekoniecznie jest nudna. Jest to szczególnie prawdziwe, gdy naukowcy współpracują z entuzjastami gastronomii - lub w tym przypadku alkoholikami. W 2017 roku czeska firma piwowarska Budweiser ogłosiła, że wkrótce wyśle nasiona jęczmienia na ISS. Dlaczego? Stać się pierwszym, który zacznie warzyć piwo w kosmosie.
Oczywiście piwowarzy nie mogliby zrobić tego samodzielnie. Połączyli siły z Center for the Advancement of Space Science, kierownikiem amerykańskiego laboratorium ISS oraz prywatną firmą Space Tango. Planuje się wysłanie dwudziestu nasion jęczmienia do stacji kosmicznej, która weźmie udział w co najmniej dwóch eksperymentach: pierwszy będzie badał zachowanie nasion w warunkach mikrograwitacji (to znaczy grawitacja w statku kosmicznym, która jest obecna, choć znacznie słabsza niż na Ziemi), drugi to wzrost jęczmienia w nieważkości.
To prawda, że „wkrótce” w przypadku eksperymentów kosmicznych jest luźną koncepcją. Nie jest jeszcze jasne, czy idea właścicieli Budweisera się spełni. Problem polega na tym, że nasiona powinny być już dostarczone na ISS: rakieta SpaceX CRS-13 z nimi na pokładzie planowana jest na rozpoczęcie 4 grudnia 2017 r., A następnie 8 lub 12 grudnia, ale start został odłożony przez cały czas. Informacje na ten temat nie zostały jeszcze zgłoszone, więc kosmiczne piwo raczej nie zacznie gotować w tym roku.
Żywność według zasad i bez
Pełna i zbilansowana dieta jest jednym z najważniejszych problemów astronautów podczas długich lotów. Oczywiście możesz polegać na dobrze znanych „lampach”, ale naukowcy nie poddają się próbom stworzenia czegoś tak bliskiego jak to możliwe diecie Ziemi. Na pokładzie ISS udało nam się wyhodować tylko sałatę, ale praca nad stworzeniem bardziej zróżnicowanego menu nie kończy się na minutę.
Niedawno zespół badawczy niemieckiej stacji Neumayer III na Antarktydzie, wykorzystując hydroponikę, zdołał wyhodować nie tylko sałatę, ale także rzodkiewki i ogórki bez światła i gleby. A nawet jeśli Antarktyda nie jest dość przestrzenna, surowe warunki klimatyczne umożliwiają opracowanie technologii uprawy warzyw (aw przyszłości owoców), które będą miały zastosowanie do ISS.
Jeśli chodzi o mięso, Memphis Meats osiągnął w tym sukces, „wyhodował” się w laboratorium klopsików, które w smaku nie ustępuje tradycyjnemu
Jeśli chodzi o mięso, sukces w tym zakresie osiągnął Memphis Meats, który „wyhodował się” w laboratorium klopsików, w smaku, w żaden sposób nie gorszy od tradycyjnych. Przedstawiciele firmy są przekonani, że wprowadzenie ich produktów na dietę kosmiczną może nastąpić w ciągu najbliższych pięciu lat. Z drugiej strony, w tym czasie w Space10, centrum innowacji i specjalnym laboratorium IKEA, mogą dowiedzieć się, jak odtworzyć swoje szybkie jedzenie przyszłości w zerowej grawitacji, w tym hot-dogi ze spiruliny (niebiesko-zielone algi) i robaki mięsne, więc Memphis Meats nie jest warte odpocząć.
Zespół naukowców z Uniwersytetu Pensylwanii może również rywalizować o prawo do karmienia astronautów, odkryli, jak zamienić odpady w żywność. W procesie przetwarzania odpadów w specjalnym zamkniętym systemie udało im się uzyskać kulturę Methylococcus capsulatus, 52% składającą się z białek i 36% tłuszczu, co może być przydatne zarówno w długich lotach, jak iw przyszłych próbach skolonizowania innych planet.
Mutacje kosmiczne i opór ziemski
Po co wysyłać kolonie gronkowców kolonijnych do ISS? Odpowiedź na pytanie nie wydaje się oczywista, ale szef Nanobiosym Anita Goelle, która zapytała o to NASA, wie na pewno. Niebezpieczne „pasażerowie” weszli w kosmos 18 lutego 2017 r., A celem kampanii było zbadanie mechanizmów mutacji tych bakterii, aw rezultacie uzyskanie informacji, które pomogą w rozwoju leków na Ziemi.
Ważne jest, że Staphylococcus aureus jest odporny na wiele antybiotyków i może powodować posocznicę, zakażenia krwi i zapalenie płuc. W poprzednich badaniach grzyby rosły szybciej w warunkach mikrograwitacji, a Goelle zasugerował, że może to mieć miejsce w przypadku bakterii, które szybciej się mutują. Zakłada się, że mogą pojawić się mutacje, których jeszcze nie znamy, a to pozwoli nam rozpocząć pracę nad odpowiednimi lekami, podczas gdy potrzeba ich nie pojawiła się jeszcze - brzmi co najmniej zachęcająco.
Seks i narodziny dzieci na Marsie
Jeśli potraktujemy kolonizację Marsa jako coś rzeczywistego, powstaje bardzo ważne pytanie: co zrobić z reprodukcją? Bardzo ważne jest uwzględnienie wpływu promieniowania słonecznego na komórki rozrodcze, które jest sto razy silniejsze w kosmosie niż na Ziemi. Innym ważnym czynnikiem jest mikrograwitacja, która, jak wspomniano w 1988 r., Może przyspieszyć ruch plemników. Jednak trzydzieści lat temu naukowcy nie mogli ustalić, czy ma to wpływ na proces zapłodnienia.
Wszystko zmieniło się w 2017 roku, kiedy japońscy naukowcy wysłali zamrożone próbki nasienia myszy, które były przechowywane w ISS przez dziewięć miesięcy w kosmosie. Po powrocie na ziemię, rozmrożeniu, a następnie wykorzystaniu do nawożenia okazało się, że szkody, choć były minimalne. W rezultacie dziewięć myszy „kosmicznych” pojawiło się jednocześnie - całkiem normalne, bez anomalii w genomie lub rozwoju, które same były zdolne do zapłodnienia i dały pełnoprawne potomstwo.
Ten eksperyment pozwolił powiedzieć, że kosmos nadaje się do środowiska zapłodnienia. Inną rzeczą jest to, że myszy urodziły się na Ziemi, a plemniki były przechowywane na ISS nie za długo - a jeśli te warunki się zmienią, modyfikacja genomu może stać się bardziej znacząca. Według naukowców planują to sprawdzić, gdy tylko nadarzy się okazja.
Zdjęcia:NASA (1, 2, 3)
