Vesmírna veda: Prečo Myši, pivo a Spermatozoa poslané na Orbit

12. apríl 1961 Jurij Gagarin Stal sa prvou osobou v histórii, ktorá urobila let do vesmíru. O niekoľko desaťročí neskôr sa neuveriteľné stali takmer triviálne - svet začal hovoriť o vesmírnej turistike. Je pravda, že to nezačalo veľmi hladko: v roku 1986 sa prvý vesmírny turista stal americkým učiteľom, Christa McAuliffe, ktorá zomrela 73 sekúnd po spustení raketoplánu Challenger av Spojených štátoch schválila zákon zakazujúci neprofesionálne lety do vesmíru. Svet sa však zmenil a zlepšili sa spôsoby, ako zabezpečiť bezpečnosť cestujúcich.

Podnikateľ Dennis Tito, kanonický zakladateľ Mark Shuttleworth, senzory Neobmedzený zakladateľ Gregory Olsen, zakladateľ Prodea Systems Anoushe Ansari, prvá žena medzi turistami v kozmickom priestore, vedúci spoločnosti Intentional Software Corporation Charles Simony (a dvakrát), vývojár počítačových hier Richard Garry, sa už podarilo navštíviť ISS a generálny riaditeľ Cirque du Soleil Guy Laliberte. Spustenie Ilonu Maskou z auta Tesla s figurínou na palube nedokáže zapôsobiť - najmä vzhľadom na ironický odkaz na romány „Stopársky sprievodca po galaxii“ vo forme správy „Don't Panic“ na multimediálnom systéme.

To všetko však neznamená, že ľudstvo podrobilo vesmír. Stále máme veľa úloh, ako napríklad plány na kolonizáciu Marsu. A teraz, vedci si nenechajte ujsť príležitosť využiť priestor pre svoje vlastné účely. Medzinárodná vesmírna stanica je laboratórium na obežnej dráhe, kde môžete vykonávať jedinečné experimenty. To by mohlo byť užitočné ako pre astronautov, tak aj pre budúcich obyvateľov Marsu, ktorý je, ako sa ukázalo, dvakrát tak nebezpečný, ako si všetci mysleli. Doteraz však umožňuje aspoň prijímať údaje pre vedecké, vrátane lekárskych objavov.

Dvojča astronautov a zmena genómu

Scott a Mark Kelly sú jediní absolútne identickí kozmonauti na svete (sú to identické dvojčatá). Aspoň to bolo tak dlho, kým Scott strávil takmer rok v podmienkach beztiaže. Obvykle astronauti "žijú" na ISS nie viac ako šesť mesiacov, ale Scott Kelly bol úmyselne poslaný na stanicu na dlhšie obdobie - takže zmeny v jeho tele boli výraznejšie. Po návrate vedci porovnali jeho výkon s bratom: ukázalo sa, že výška Scotta sa zvýšila takmer o päť centimetrov. Navyše, jeho telesná hmotnosť sa znížila, mikrobióm (súbor mikroorganizmov) čreva sa takmer úplne zmenil a genóm podľa predbežnej analýzy prešiel určitými zmenami.

To všetko umožnilo špecialistom NASA uviesť, že vesmírne prostredie aktivované v tele Scott Kelly skupiny "kozmických" génov, ktoré ovplyvnili imunitu, vlastnosti kostného tkaniva, zraku, sluchu a niektorých ďalších ukazovateľov. Napriek tomu, že väčšina zmien (napríklad rast) po určitom čase sa vrátila do východiskového bodu, približne 7% génov bolo fixovaných v novom stave. Vedci sa domnievajú, že príčina toho, čo sa deje, by sa mala hľadať v „kozmickom strese“ - vplyve atypického prostredia na telo, ktoré telo vníma ako hrozbu a reaguje na ňu.

Priestorové prostredie aktivované v tele Scott Kelly skupiny "kozmických" génov, ktoré ovplyvnili imunitu, vlastnosti kostného tkaniva, videnie, sluch

Mimochodom, v predchádzajúcich štúdiách sa zistilo, že lety do vesmíru zvláštnym spôsobom ovplyvňujú mozog, čo ho robí viac neuroplastickým. Podľa experimentu uskutočneného na Michiganskej univerzite sa množstvo šedej hmoty v kozmonautoch v niektorých oblastiach znížilo, zatiaľ čo v iných, ktoré boli v súčasnosti potrebné - napríklad v zónach zodpovedných za pohyb dolných končatín - sa zvýšila.

V tom istom čase tím vedcov z University of Florida zistil, že astronauti majú vyššie riziko srdcových problémov pri cestovaní na Mesiac: na základe údajov získaných od účastníkov Apolla v rokoch 1961 až 1972 zistili, že kozmické žiarenie spôsobuje päťkrát viac škody na srdci a plavidlách "lunárnych" astronautov v porovnaní s astronautmi, ktorí nikdy nepreleteli na mesiac.

Pinky a mozog: myši vo vesmíre

Nielen alkohol a mastné jedlo, ale aj lety do vesmíru nepriaznivo ovplyvňujú stav pečene. Tento záver bol dosiahnutý v roku 2011 výskumníci z University of Colorado, ktorí najprv poslali hlodavce do vesmíru takmer dva týždne (alebo presnejšie, trinásť a pol dňa), a potom sa pozrel na to, ako sa ich orgány zmenili po tejto nezvyčajnej ceste. Analýza údajov ukázala, že hlavné problémy boli spojené s pečeňou: zvieratá zistili počiatočné príznaky nealkoholického mastného ochorenia. V takýchto experimentoch je pomerne ťažké stanoviť presnú príčinu, ale vedci navrhli, aby let spustil procesy, ktoré vyvolávajú rozvoj fibrózy (proliferácia spojivového tkaniva).

Čo sa týka laboratórnych myší, medzi najdôležitejšie patrí ich cesta do priestoru pre modernú vedu. Experimenty na hlodavcoch nemôžu byť reprodukované u ľudí z etických dôvodov - ale pomáhajú pochopiť, či sa ľudské telo dokáže vyrovnať s účinkami dlhodobého silného kozmického žiarenia, ktoré môže spôsobiť mutácie, ktoré vedú napríklad k zhubným nádorom. Do ISS sa posielajú nielen dospelé myši, ale aj zmrazené embryá myší. Po návrate na Zem sa vnesú do organizmov náhradných myších matiek a za tradičných podmienok sledujú rast a vývoj myší.

V polovici minulého roka kalifornskí vedci oznámili svoj úmysel poslať štyridsať myší do ISS naraz na testovanie novej vakcíny proti osteoporóze. Experimentálne liečivo vyvinuté na báze kostného proteínu NELL-1 by malo chrániť kostné tkanivo pred osteoklastmi - bunkami, ktoré ho zničia. Už dlho je známe, že po päťdesiatich rokoch ľudia strácajú v priemere 0,5% kostného tkaniva každý rok. V podmienkach bez hmotnosti sa však tento proces zrýchľuje. Ak sú testy úspešné, vakcína pomôže astronautom, ktorí sú nútení stráviť mesiace na obežnej dráhe, a "pozemšťania", ktorí čelia poškodeniu kostí.

Vesmírny pivovar

Množstvo výskumov na témy, ktoré sa na prvý pohľad zdajú byť nevedecké (napríklad zistenie, prečo ženy očerňujú košele partnerov), pomáha veriť, že veda nie je nevyhnutne nudná. To platí najmä vtedy, keď sa vedci spoja s gastronomickými - alebo v tomto prípade s alkoholickými nadšencami. V roku 2017 česká pivovarnícka spoločnosť Budweiser oznámila, že čoskoro pošle semená jačmeňa do ISS. Prečo? Stať sa prvou, ktorá začne variť pivo priamo vo vesmíre.

Samozrejme, že pivovarníci nemohli urobiť len sami. Spojili svoje sily s Centrom pre rozvoj vesmírnej vedy, manažérom amerického laboratória na ISS a súkromnou spoločnosťou Space Tango. Dvadsať semien jačmeňa sa plánuje zaslať do vesmírnej stanice, ktorá sa zúčastní aspoň dvoch experimentov: prvý bude skúmať správanie semien v podmienkach mikrogravitácie (t. J. Gravitácia v kozmickej lodi, ktorá je prítomná, hoci oveľa slabšia ako na Zemi), druhým je rast jačmeňa v beztiažnosti.

Je pravda, že "čoskoro" v prípade vesmírnych experimentov je voľná koncepcia. Ešte nie je jasné, či sa naplní myšlienka majiteľov Budweiser. Problém je v tom, že semená by už mali byť dodané do ISS: raketa SpaceX CRS-13 s nimi na palube sa plánovala začať 4. decembra 2017, potom 8. alebo 12. decembra, ale štart bol odložený. Informácie o tejto otázke ešte neboli oznámené, takže je nepravdepodobné, že by kozmické pivo začalo tento rok variť.

Potraviny podľa pravidiel a bez

Plná a vyvážená strava je jedným z najdôležitejších problémov pre astronautov počas dlhých letov. Samozrejme, môžete sa spoľahnúť na známe trubice, ale vedci sa nesnažia vyvinúť niečo čo najbližšie k diéte Zeme. Na palube ISS sa nám podarilo pestovať iba šalát, ale práca na vytváraní rozmanitejšieho menu sa nezastaví ani na minútu.

Nedávno, s pomocou hydroponie, Neumayerova stanica III. Nemeckej antarktickej výskumnej skupiny dokázala pestovať nielen šalát, ale aj reďkovky a uhorky bez svetla a pôdy. A aj keď Antarktída nie je celkom priestor, drsné klimatické podmienky umožňujú vypracovať technológie na pestovanie zeleniny (av dlhodobom horizonte aj ovocie), ktoré budú platiť pre ISS.

Pokiaľ ide o mäso, niektoré úspechy v tejto oblasti dosiahla spoločnosť Memphis Meats, ktorá „rástla“ v laboratóriu na mäsový karbonát, chuť nie je nižšia ako tradičná chuť.

Pokiaľ ide o mäso, niektoré úspechy v tomto boli dosiahnuté v Memphis mäsoch, ktoré sa „pestovali“ v laboratóriu na mäsové guličky, pokiaľ ide o chuť, nie menej ako tradičné. Zástupcovia spoločnosti sú presvedčení, že zavedenie ich produktov do vesmírnej diéty môže nastať v nasledujúcich piatich rokoch. Na druhej strane, počas tejto doby v Space10, inovačnom centre a špeciálnom laboratóriu IKEA, môžu prísť na to, ako obnoviť svoje budúce rýchle občerstvenie v nulovej gravitácii, vrátane párkov v rožku zo spiruliny (modrozelenej riasy) a červích karbonátov, takže Memphis Meats nestojí za to. relaxovať.

Tím vedcov z University of Pennsylvania môže tiež súťažiť o právo kŕmiť kozmonautov, prišli na to, ako premeniť odpad na jedlo. Počas spracovania odpadu v špeciálnom uzavretom systéme sa im podarilo získať kultúru Methylococcus capsulatus, 52% tvorili proteíny a 36% tuku, čo môže byť užitočné ako pri dlhých letoch, tak v budúcich pokusoch o kolonizáciu iných planét.

Kozmické mutácie a terestriálna rezistencia

Prečo posielať kolónie stafylokokov kolónií do ISS? Odpoveď na otázku sa nezdá byť zrejmá, ale hlava Nanobiosym, Anita Goelle, ktorá o tom vie, NASA, vie. Nebezpečné „pasažieri“ odišli do vesmíru 18. februára 2017 a cieľom kampane bolo študovať mechanizmy mutácií týchto baktérií av dôsledku toho získať informácie, ktoré pomôžu pri vývoji liekov na Zemi.

Je dôležité, aby Staphylococcus aureus bol odolný voči mnohým antibiotikám a mohol spôsobiť sepsu, krvné infekcie a pneumóniu. V predchádzajúcich štúdiách plesne rástli rýchlejšie pod mikrogravitáciou a Goelle navrhol, aby sa to stalo s baktériami, ktoré mutujú rýchlejšie. Predpokladá sa, že sa môžu objaviť mutácie, s ktorými ešte nie sme oboznámení, a to nám umožní začať pracovať na vhodných liekoch, zatiaľ čo ich potreba ešte nevznikla - znie aspoň povzbudivo.

Pohlavie a narodenie detí na Marse

Ak hovoríme o kolonizácii Marsu ako o niečom reálnom, vzniká veľmi dôležitá otázka: čo robiť s reprodukciou? Je veľmi dôležité vziať do úvahy vplyv slnečného žiarenia na pohlavné bunky, ktorý je v priestore stokrát silnejší ako na Zemi. Ďalším dôležitým faktorom je mikrogravitácia, ktorá, ako bolo uvedené v roku 1988, môže urýchliť pohyb spermií. Avšak pred tridsiatimi rokmi výskumníci nemohli zistiť, či to ovplyvňuje proces hnojenia.

Všetko sa zmenilo v roku 2017, keď japonskí vedci poslali vzorky zmrazených spermií myší, ktoré boli uložené na ISS deväť mesiacov do vesmíru. Keď sa vrátili na zem, rozmrazili a potom použili na hnojenie, ukázalo sa, že škoda, hoci bola, bola minimálna. Výsledkom bolo, že sa naraz objavilo deväť "vesmírnych" myší - celkom normálne, bez anomálií v genóme alebo vývoji, ktoré samé boli schopné oplodnenia a poskytli plnohodnotný potomok.

Tento experiment umožnil povedať, že vesmír je vhodný pre prostredie hnojenia. Ďalšia vec je, že myši sa narodili na Zemi a spermie sa uchovávali na ISS nie príliš dlho - a ak sa tieto podmienky zmenia, modifikácia genómu sa môže stať výraznejšou. Podľa výskumníkov to plánujú skontrolovať hneď, ako sa táto príležitosť predstaví.

fotografie:NASA (1, 2, 3)