Rumvidenskab: Hvorfor mus, øl og spermatozoa sendt til kredsløb

12. april 1961 Yuri Gagarin Han blev den første person i historien for at flyve ind i rummet. Et par årtier senere blev den utrolige næsten trivial - verden begyndte at tale om rumturisme. Det var rigtigt, at det ikke startede meget smidigt: i 1986 var den første rumtoerist til at blive en amerikansk lærer, Christa McAuliffe, som døde 73 sekunder efter lanceringen af ​​Challenger-pendulet, og USA vedtog en lov, der forbyder fly til rum for ikke-professionelle. Men verden skiftede, og måder at sikre passagerernes sikkerhed blev forbedret.

Forretningsmand Dennis Tito, canonisk grundlægger Mark Shuttleworth, Sensors Unlimited grundlægger Gregory Olsen, grundlægger Anoushe Ansari, den første kvinde blandt rumsturister, chef for Intentional Software Corporation Charles Simony (og to gange), computerspiludvikler Richard Garry, har allerede formået at besøge ISS og Cirque du Soleil administrerende direktør Guy Laliberte. Og Ilona Masks lancering af en Tesla-bil med en dummy ombord kan ikke undlade at imponere - især i betragtning af den ironiske henvisning til romerne "The Hitchhiker's Guide to the Galaxy" i form af "Do not Panic" -meddelelsen på multimediesystemet.

Alt dette betyder imidlertid ikke, at menneskeheden har underkastet kosmos. Vi har stadig mange opgaver, for eksempel planer om at kolonisere Mars. Og nu savner forskerne ikke muligheden for at bruge plads til eget brug. Den Internationale Rumstation er et laboratorium i kredsløb, hvor du kan foretage unikke eksperimenter. Dette kunne potentielt være nyttigt for både astronauter og fremtidige indbyggere i Mars, den flyvning, som som det viste sig, er dobbelt så farlig som alle tænkte. Men hidtil tillader det i det mindste at indhente data for videnskabeligt, herunder medicinske, opdagelser.

Twin astronauter og genom ændring

Scott og Mark Kelly er de eneste helt identiske kosmonauter i verden (de er identiske tvillinger). I det mindste var det indtil Scott tilbragte næsten et år i forhold til vægtløshed. Normalt bor "astronauterne" på ISS i mere end seks måneder, men Scott Kelly blev forsætligt sendt til stationen i længere tid - så ændringerne i hans krop ville være mere synlige. Efter at have vendt tilbage, sammenlignede forskerne sin præstationer med sin bror: Det viste sig, at Scotts højde steg med næsten fem centimeter. Derudover er dens kropsvægt faldet, tarmens mikrobiom (et sæt mikroorganismer) er næsten fuldstændig ændret, og genomet har ifølge en foreløbig analyse undergået nogle ændringer.

Alt dette gjorde det muligt for NASA-eksperter at angive, at rummiljøet, der blev aktiveret i Scott Kellys krop, var en gruppe af "kosmiske" gener, der ramte immunitet, funktioner i knoglevæv, syn, hørelse og nogle andre indikatorer. På trods af at de fleste af forandringerne (for eksempel vækst) efter nogen tid vendte tilbage til udgangspunktet, blev omkring 7% af generne fikset i den nye tilstand. Forskere mener, at årsagen til hvad der skal ske, skal søges i "kosmisk stress" - virkningen på et atypisk miljøs krop, som kroppen opfatter som en trussel og reagerer på det i overensstemmelse hermed.

Rummiljøet aktiveret i Scott Kellys krop en gruppe af "kosmiske" gener, der ramte immunitet, funktioner i knoglevæv, vision, hørelse

I tidligere undersøgelser blev der i øvrigt bemærket, at fly i rummet på en særlig måde påvirker hjernen, hvilket gør det mere neuroplastisk. Ifølge et eksperiment udført ved University of Michigan faldt mængden af ​​grå stof i astronauter på nogle områder, mens det hos andre, der var mere nødvendige i øjeblikket - for eksempel i de zoner, der var ansvarlige for bevægelse af underbenet - steg det.

Samtidig fandt et hold videnskabsfolk fra University of Florida ud af, at astronauter havde en højere risiko for hjerteproblemer, når de rejste til månen. På grundlag af data fra Apollo-deltagere fra 1961 til 1972 fandt de, at kosmisk stråling forårsager fem gange mere skade på hjerte og skibe i "månens" astronauter i sammenligning med astronauterne, der aldrig fløj til månen.

Pinky og Brain: mus i rummet

Levertilstanden påvirkes ikke kun af alkohol og fede fødevarer, men også ved fly til rummet. Denne konklusion blev lavet i 2011 af forskere fra University of Colorado, der først sendte gnaverne i næsten to uger (eller mere præcist tretten og en halv dag) og så på hvordan deres organer ændrede sig efter denne usædvanlige rejse. Analyse af data viste, at de største problemer var forbundet med leveren: dyrene fandt de første tegn på ikke-alkoholisk fedtsygdom. Det er ret vanskeligt at fastslå den nøjagtige årsag i sådanne forsøg, men forskere har antydet, at flyvningen udløste processer, der fremkalder udviklingen af ​​fibrose (spredning af bindevæv).

Med hensyn til laboratoriemus - er deres rejse til rummet for moderne videnskab blandt de vigtigste. Eksperimenter på gnavere kan ikke gentages hos mennesker af etiske grunde - men de hjælper med at forstå, om den menneskelige krop kan klare effekten af ​​langvarig kraftig kosmisk stråling, der kan forårsage mutationer, som for eksempel fører til ondartede tumorer. Ikke kun voksne mus sendes til ISS, men også frosne musembryoer. Efter at have vendt tilbage til Jorden, introduceres de ind i organismer af surrogatmusmødre og ser under traditionelle forhold muskets vækst og udvikling.

I midten af ​​sidste år meddelte de californiske forskere, at de havde til hensigt at sende fyrre mus til ISS på en gang for at teste en ny osteoporosevaccine. Et eksperimentelt lægemiddel udviklet på basis af knogleprotein NELL-1 bør beskytte knoglevæv fra osteoklaster - cellerne der ødelægger det. Det har længe været kendt, at folk efter halvtreds år taber gennemsnitligt 0,5% af knoglevæv hvert år. Under vægtløse betingelser accelereres denne proces imidlertid. Hvis testene er vellykkede, vil vaccinen hjælpe både astronauter, der er tvunget til at bruge måneder i kredsløb, og "jordboere", der står over for knogleskade.

Space Brewery

Den overflod af forskning om emner, der virker uvidenskabelige ved første øjekast (for eksempel at finde grunden til at kvinder sniffer deres partners shirts) hjælper med at tro, at videnskaben ikke nødvendigvis er kedelig. Dette gælder især, når forskere går sammen med gastronomiske - eller i dette tilfælde alkoholiske - entusiaster. I 2017 meddelte det tjekkiske brygningsfirma Budweiser, at det snart ville sende bygfrø til ISS. Hvorfor? At blive den første til at begynde at brygge øl lige i rummet.

Selvfølgelig kunne bryggerierne ikke have gjort alene på egen hånd. De sluttede sig sammen med Center for Space Science Advance, lederen af ​​det amerikanske laboratorium på ISS, og det private firma Space Tango. Tyve byg frø er planlagt til at blive sendt til rumstationen, som vil deltage i mindst to eksperimenter: Den første vil undersøge frøets opførsel i mikrogravity-forhold (det vil sige tyngdekraften inden for rumfartøjet, som er til stede, selv om det er meget svagere end på jorden) den anden er bygvækst i vægtløshed.

Sandt nok er "snart" i tilfælde af rumforsøg et løs koncept. Det er endnu ikke klart, om ideen om Budweiser-ejere vil gå i opfyldelse. Problemet er, at frøene allerede skulle have været leveret til ISS: SpaceX CRS-13-raketen med dem om bord planlagt til at starte den 4. december 2017, den 8. december eller 12. december, men lanceringen blev udsat hele tiden. Oplysninger om dette problem er endnu ikke blevet rapporteret, så det er usandsynligt, at kosmisk øl begynder at lave mad i år.

Fødevarer efter reglerne og uden

En fuld og afbalanceret kost er et af de vigtigste problemer for astronauter under lange flyvninger. Selvfølgelig kan du stole på de velkendte "rør", men forskere giver ikke op med at forsøge at udvikle noget så tæt som muligt på jordens kost. Ombord på ISS har vi kunnet vokse salat, men arbejdet med at skabe en mere varieret menu stopper ikke et øjeblik.

For nylig formåede et forskerhold på den tyske Neumayer Station III i Antarktis ved hjælp af hydroponics at vokse ikke kun salat, men også radiser og agurker uden lys og jord. Og selvom Antarktis ikke har nogen plads, gør de barske klimaforhold det muligt at udarbejde teknologier til dyrkning af grøntsager (og i fremtiden, frugter), der gælder for ISS.

For så vidt angår kød har Memphis Meats opnået en vis succes i dette, den har "vokset" i meatball lab, som i smag ikke giver traditionelle

Hvad angår kød, blev der opnået en vis succes i dette af Memphis Meats, som havde "vokset" i kødboldlaboratoriet, i smag, på ingen måde dårligere end traditionelle. Repræsentanter for virksomheden er sikre på, at indførelsen af ​​deres produkter i rumsdiet kan forekomme i de næste fem år. På den anden side kan i løbet af denne tid i Space10, innovationscentret og IKEA speciallaboratoriet, finde ud af, hvordan man kan genskabe deres fremtidige fastfood i tyngdekraften, herunder hotdogs fra spirulina (blågrøn alger) og ormfrikadeller, så Memphis Meats er ikke værd at slappe af.

Et team af forskere fra University of Pennsylvania kan også konkurrere om retten til at fodre astronauter. De har regnet ud, hvordan man slår affald i mad. I processen med at behandle affald i et særligt lukket system lykkedes det at få en kultur af methylococcus capsulatus, 52% bestående af proteiner og 36% fedt, hvilket kan være nyttigt både i lange flyvninger og i fremtidige forsøg på at kolonisere andre planeter.

Kosmiske mutationer og terrestrisk modstand

Hvorfor send kolonier af stafylokokker til ISS? Svaret på spørgsmålet virker ikke indlysende, men lederen af ​​Nanobiosym Anita Goelle, der spurgte NASA om det, ved helt sikkert. Farlige "passagerer" gik ud i rummet den 18. februar 2017, og kampagnens mål var at studere mekanismerne for mutationer af disse bakterier og som følge heraf at indhente oplysninger, der vil hjælpe med udviklingen af ​​narkotika på jorden.

Det er vigtigt, at Staphylococcus aureus er resistent overfor mange antibiotika og kan forårsage sepsis, blodinfektioner og lungebetændelse. I tidligere undersøgelser voksede svampe hurtigere under mikrogravity, og Goelle foreslog, at dette kunne ske med bakterier, der muterer hurtigere. Det antages, at mutationer, som vi endnu ikke er bekendt med, kan forekomme, og det vil gøre det muligt for os at begynde at arbejde på egnede medikamenter, mens behovet for dem endnu ikke er opstået - lyder i hvert fald opmuntrende.

Sex og fødslen af ​​børn på Mars

Hvis vi taler om koloniseringen af ​​Mars som noget rigtigt, opstår der et meget vigtigt spørgsmål: hvad skal man gøre med reproduktion? Det er meget vigtigt at tage højde for virkningen på solceller fra kimceller, som er hundrede gange stærkere i rummet end på jorden. En anden vigtig faktor er mikrogravity, som som nævnt i 1988 kan fremskynde sædets bevægelse. For 30 år siden kunne forskere imidlertid ikke konstatere, om dette påvirker befrugtningsprocessen.

Alt ændrede sig i 2017, da japanske forskere sendte frosne sædprøver af mus, der blev lagret på ISS i ni måneder i rummet. Da de blev vendt tilbage til jorden, optøet og derefter anvendt til befrugtning, viste det sig, at skaden, selv om den var, var minimal. Som følge heraf optrådte ni "rummusmus" på en gang - helt normalt uden afvigelser i genomet eller udviklingen, som selv var i stand til befrugtning og gav fuldgodtkomne afkom.

Dette forsøg lovede at sige, at kosmos er ret egnet til befrugtningsmiljø. En anden ting er, at mus blev født på jorden, og spermatozoer blev ikke lagret på ISS for ikke for længe - og hvis disse betingelser ændres, kan genommodifikationen blive mere signifikant. Ifølge forskerne planlægger de at tjekke dette så snart muligheden præsenterer sig.

billeder:NASA (1, 2, 3)