Sains Angkasa: Mengapa Tikus, Bir, dan Spermatozoa Dihantar ke Orbit
12 April 1961 Yuri Gagarin Dia menjadi orang pertama dalam sejarah untuk terbang ke angkasa lepas. Beberapa dekad kemudian, yang luar biasa menjadi hampir sepele - dunia mula bercakap tentang pelancongan ruang. Benar, ia tidak bermula dengan lancar: pada tahun 1986, pelancong ruang angkasa pertama menjadi seorang guru Amerika, Christa McAuliffe, yang meninggal 73 saat selepas pelancaran ulang-alik Challenger, dan Amerika Syarikat meluluskan undang-undang melarang penerbangan ke angkasa untuk bukan profesional. Tetapi dunia berubah, dan cara untuk memastikan keselamatan penumpang ditingkatkan.
Pengusaha Dennis Tito, pengasas Canonical Mark Shuttleworth, Pengasas Sensor Tanpa Batas Gregory Olsen, Pengasas Prodea Systems Anoushe Ansari, wanita pertama di kalangan pelancong ruang angkasa, ketua Perbadanan Perisian Yang Berhasrat Charles Simony (dan dua kali), pemaju permainan komputer Richard Garry, telah berjaya melawat ISS dan ketua eksekutif Cirque du Soleil Guy Laliberte. Peluncuran kereta Tesla Ilona Mask dengan dummy di papan tidak dapat dikesan - terutamanya memandangkan rujukan ironik terhadap novel "The Hitchhiker's Guide to the Galaxy" dalam bentuk mesej "Do not Panic" pada sistem multimedia.
Walau bagaimanapun, semua ini tidak bermakna bahawa manusia telah menundukkan kosmos. Kami masih mempunyai banyak tugas, seperti rancangan untuk penjajahan Marikh. Dan sekarang, saintis tidak melepaskan peluang untuk menggunakan ruang untuk tujuan mereka sendiri. Stesen Angkasa Antarabangsa adalah sebuah makmal di orbit di mana anda boleh menjalankan eksperimen yang unik. Ini berpotensi berguna untuk kedua-dua angkasawan dan penduduk Mars pada masa hadapan, penerbangan yang, seperti yang ternyata, adalah dua kali lebih berbahaya kerana semua orang berfikir. Tetapi setakat ini ia membenarkan sekurang-kurangnya untuk mendapatkan data untuk saintifik, termasuk perubatan, penemuan.
Angkasawan berkembar dan perubahan genom
Scott dan Mark Kelly adalah satu-satunya angkasawan yang sama sekali sama di dunia (mereka adalah kembar yang sama). Sekurang-kurangnya, sehingga Scott menghabiskan hampir setahun dalam keadaan tanpa berat badan. Biasanya, angkasawan "hidup" di ISS tidak lebih daripada enam bulan, tetapi Scott Kelly sengaja dihantar ke stesen untuk tempoh yang lebih lama - supaya perubahan dalam tubuhnya akan lebih ketara. Setelah kembali, penyelidik membandingkan prestasinya dengan adiknya: ternyata ketinggian Scott meningkat hampir lima sentimeter. Di samping itu, berat badannya berkurangan, mikrobiotik (satu set mikroorganisma) usus hampir berubah sepenuhnya, dan genom, menurut analisis awal, telah mengalami beberapa perubahan.
Semua ini membolehkan pakar NASA menyatakan bahawa persekitaran ruang diaktifkan dalam tubuh Scott Kelly sekumpulan gen "kosmik" yang menjejaskan imuniti, ciri-ciri tisu tulang, penglihatan, pendengaran dan beberapa penunjuk lain. Walaupun kebanyakan perubahan (contohnya, pertumbuhan) selepas beberapa waktu kembali ke titik permulaan, kira-kira 7% daripada gen telah ditetapkan dalam keadaan baru. Para saintis percaya bahawa punca apa yang sedang berlaku perlu dicari dalam "tekanan kosmik" - kesan pada badan persekitaran yang tidak biasa, yang dianggap sebagai ancaman badan, bertindak balas dengan sewajarnya.
Persekitaran ruang diaktifkan dalam tubuh Scott Kelly sekumpulan gen "kosmik" yang mempengaruhi imuniti, ciri tisu tulang, penglihatan, pendengaran
Dalam kajian terdahulu, dengan cara ini, telah diketahui bahawa penerbangan ke ruang angkasa dengan cara khusus mempengaruhi otak, menjadikannya lebih saraf. Mengikut eksperimen yang dijalankan di University of Michigan, jumlah bahan kelabu dalam angkasawan berkurangan di beberapa kawasan, sementara di lain-lain yang lebih diperlukan pada masa ini - contohnya, di zon yang bertanggungjawab untuk pergerakan anggota badan yang lebih rendah - ia meningkat.
Pada masa yang sama, satu pasukan saintis dari University of Florida mendapati bahawa para angkasawan mempunyai masalah jantung yang lebih tinggi ketika melakukan perjalanan ke Bulan: berdasarkan data yang diperoleh dari peserta Apollo dari tahun 1961 hingga 1972, mereka mendapati radiasi kosmik menyebabkan lima kali lebih membahayakan hati dan kapal-kapal angkasawan "bulan" berbanding dengan angkasawan yang tidak pernah terbang ke bulan.
Pinky and Brain: tikus di angkasa
Keadaan hati dipengaruhi secara negatif bukan sahaja oleh alkohol dan makanan berlemak, tetapi juga oleh penerbangan ke ruang angkasa. Kesimpulan ini dibuat pada tahun 2011 oleh para penyelidik dari University of Colorado, yang mula-mula menghantar tikus ke ruang angkasa selama hampir dua minggu (atau lebih tepatnya, tiga belas setengah hari), dan kemudian melihat bagaimana organ mereka berubah setelah perjalanan yang luar biasa ini. Analisis data menunjukkan bahawa masalah utama dikaitkan dengan hati: haiwan mendapati tanda awal penyakit lemak bukan alkohol. Adalah agak sukar untuk menubuhkan sebab yang tepat dalam eksperimen seperti itu, tetapi ahli-ahli sains telah mencadangkan bahawa penerbangan itu mencetuskan proses yang mencetuskan perkembangan fibrosis (pembiakan tisu penghubung).
Berkenaan dengan tikus makmal - perjalanan mereka ke angkasa untuk sains moden adalah antara yang paling penting. Eksperimen pada tikus tidak boleh direplikasi pada manusia atas sebab etika - tetapi mereka membantu memahami sama ada tubuh manusia dapat mengatasi kesan sinaran kosmik yang berkekalan yang lama yang boleh menyebabkan mutasi, contohnya, membawa kepada tumor malignan. Bukan sahaja tikus dewasa dihantar ke ISS, tetapi juga embrio tetikus beku. Setelah kembali ke Bumi, mereka diperkenalkan ke dalam organisma ibu tikus pengganti dan, di bawah keadaan tradisional, memerhatikan pertumbuhan dan perkembangan tikus.
Pada pertengahan tahun lepas, saintis California mengumumkan niat mereka untuk menghantar empat puluh tikus ke ISS sekaligus untuk menguji vaksin osteoporosis baru. Ubat percubaan yang dibangunkan berdasarkan protein tulang NELL-1 harus melindungi tisu tulang dari osteoklas - sel-sel yang memusnahkannya. Telah lama diketahui bahawa selepas lima puluh tahun, orang kehilangan purata 0.5% tisu tulang setiap tahun. Walau bagaimanapun, di bawah keadaan tanpa berat, proses ini dipercepatkan. Jika ujian berjaya, vaksin akan membantu kedua-dua angkasawan yang terpaksa menghabiskan berbulan-bulan dalam orbit, dan "earthlings" yang berhadapan dengan kerosakan tulang.
Brewery Angkasa
Banyak penyelidikan mengenai topik yang kelihatan tidak saintifik pada pandangan pertama (contohnya, mencari sebab wanita mengendus baju kaos) membantu mempercayai bahawa sains tidak semestinya membosankan. Ini benar terutamanya apabila saintis berkumpul dengan gastronomi - atau, dalam kes ini, peminat - alkohol. Pada tahun 2017, syarikat pembuatan bir Czech Budweiser mengumumkan bahawa ia tidak lama lagi akan menghantar benih barli ke ISS. Mengapa? Untuk menjadi orang pertama yang mula membakar bir tepat di angkasa.
Sudah tentu, para pembuat bir tidak dapat melakukannya sendiri. Mereka bergabung dengan Pusat untuk Kemajuan Sains Angkasa, pengurus makmal Amerika di ISS, dan syarikat swasta Space Tango. Dua puluh benih barli dijangka dihantar ke stesen angkasa, yang akan mengambil bahagian dalam sekurang-kurangnya dua eksperimen: yang pertama akan mengkaji tingkah laku benih dalam keadaan microgravity (iaitu, graviti di dalam kapal angkasa, yang sekarang, walaupun lebih lemah daripada di Bumi), yang kedua adalah pertumbuhan barli dalam berat badan.
Benar, "tidak lama lagi" dalam kes eksperimen ruang adalah konsep yang longgar. Tidak jelas sama ada idea pemilik Budweiser akan menjadi kenyataan. Masalahnya adalah bahawa benih telah dihantar ke ISS: roket SpaceX CRS-13 dengan mereka di atas kapal yang dirancang untuk bermula pada 4 Disember 2017, kemudian pada 8 atau 12 Disember, tetapi pelancaran itu ditangguhkan sepanjang masa. Maklumat mengenai isu ini belum dilaporkan, supaya bir kosmik tidak mungkin mula memasak tahun ini.
Makanan mengikut peraturan dan tanpa
Diet penuh dan seimbang adalah salah satu masalah yang paling penting bagi angkasawan semasa penerbangan panjang. Sudah tentu, anda boleh bergantung kepada "tiub" yang terkenal, tetapi saintis tidak berputus asa untuk mencuba sesuatu yang sedekat mungkin untuk diet bumi. Di atas ISS, kami telah berjaya menanam salad sahaja, tetapi bekerja untuk mencipta menu yang lebih pelbagai tidak berhenti sebentar.
Baru-baru ini, pasukan penyelidik di Stesen Neumayer Jerman di Antartika, menggunakan hydroponics, berjaya tumbuh bukan sahaja selada, tetapi juga radishes dan timun tanpa cahaya dan tanah. Dan sekalipun Antartika tidak cukup ruang, keadaan iklim yang keras memungkinkan untuk mengolah teknologi untuk sayur-sayuran yang semakin berkembang (dan di masa depan, buah-buahan) yang akan digunakan untuk ISS.
Sehubungan dengan daging, Memphis Meats telah mencapai kejayaan dalam hal ini, ia telah "berkembang" dalam makmal bakso, yang dalam rasa tidak menghasilkan tradisional
Bagi daging, beberapa kejayaan dalam ini dicapai oleh Meat Memphis, yang telah "ditanam" dalam makmal bakso, dalam rasa, sama sekali tidak kalah dengan yang tradisional. Wakil syarikat yakin bahawa pengenalan produk mereka dalam diet ruang boleh berlaku dalam lima tahun akan datang. Sebaliknya, pada masa ini di Space10, pusat inovasi dan makmal khas IKEA, mereka dapat mengetahui bagaimana untuk mencipta makanan segera masa depan mereka dalam graviti sifar, termasuk anjing panas dari spirulina (alga biru-hijau) dan bebola daging cacing, jadi Meat Memphis tidak bernilai untuk berehat.
Satu pasukan saintis dari University of Pennsylvania juga boleh bersaing untuk hak untuk memberi makan kepada angkasawan. Mereka telah membuktikan cara membuang sisa makanan. Dalam proses pemprosesan sisa dalam sistem tertutup khas, mereka berjaya mendapatkan budaya Methylococcus capsulatus, 52% yang terdiri daripada protein dan 36% lemak, yang boleh berguna dalam penerbangan panjang dan usaha cuba menjajah planet-planet lain.
Mutasi kosmik dan rintangan terestrial
Mengapa menghantar koloni staphylococcus koloni ke ISS? Jawapan kepada soalan itu tidak kelihatan jelas, tetapi ketua Nanobiosym Anita Goelle, yang meminta NASA mengenainya, tahu pasti. "Penumpang" berbahaya telah pergi ke angkasa pada 18 Februari 2017, dan matlamat kempen itu adalah untuk mengkaji mekanisme mutasi bakteria ini dan, sebagai hasilnya, untuk mendapatkan maklumat yang akan membantu dalam pembangunan dadah di Bumi.
Adalah penting bahawa Staphylococcus aureus tahan banyak antibiotik dan boleh menyebabkan sepsis, jangkitan darah dan radang paru-paru. Dalam kajian terdahulu, kulat tumbuh lebih cepat di bawah mikrograviti, dan Goelle mencadangkan bahawa ini boleh terjadi dengan bakteria yang bermutasi lebih cepat. Adalah diandaikan bahawa mutasi yang kita belum biasa mungkin muncul, dan ini akan membolehkan kita mula bekerja pada ubat-ubatan yang sesuai manakala keperluan untuk mereka belum muncul - bunyi sekurang-kurangnya menggalakkan.
Seks dan kelahiran anak-anak di Marikh
Jika kita mengambil ceramah mengenai penjajahan Mars sebagai sesuatu yang nyata, satu persoalan yang sangat penting timbul: apa yang perlu dilakukan dengan pembiakan semula? Sangat penting untuk mengambil kira kesan pada sel-sel kuman sinaran suria, yang seratus kali lebih kuat di angkasa daripada di Bumi. Satu lagi faktor penting adalah mikrograviti, yang, seperti yang dinyatakan pada tahun 1988, dapat mempercepatkan pergerakan sperma. Walau bagaimanapun, tiga puluh tahun yang lalu, penyelidik tidak dapat menentukan sama ada ini mempengaruhi proses persenyawaan.
Semuanya berubah pada tahun 2017, apabila para saintis Jepun menghantar sampel sperma beku tikus yang disimpan di ISS selama sembilan bulan ke angkasa. Apabila mereka dikembalikan ke tanah, dibuang, kemudian digunakan untuk persenyawaan, ternyata kerosakan, walaupun ia adalah, adalah minimum. Akibatnya, sembilan tikus "ruang" muncul sekaligus - agak normal, tanpa anomali dalam genom atau perkembangan, yang sendiri mampu bersifat persenyawaan dan memberi keturunan penuh.
Eksperimen ini dibenarkan untuk mengatakan bahawa kosmos adalah sangat sesuai untuk persenyawaan persekitaran. Satu lagi ialah tikus dilahirkan di Bumi, dan spermatozoa disimpan di ISS tidak terlalu lama - dan jika keadaan ini berubah, pengubahsuaian genom mungkin menjadi lebih penting. Menurut para penyelidik, mereka merancang untuk memeriksa ini sebaik sahaja peluang itu muncul.
Foto:NASA (1, 2, 3)
