Space Science: Γιατί τα ποντίκια, η μπύρα και τα σπερματοζωάρια έχουν στείλει στην τροχιά

12 Απριλίου 1961 Γιούρι Γκαγκάριν Έγινε ο πρώτος άνθρωπος στην ιστορία για να πετάξει στο διάστημα. Λίγες δεκαετίες αργότερα, το απίστευτο έγινε σχεδόν ασήμαντο - ο κόσμος άρχισε να μιλά για τον διαστημικό τουρισμό. Είναι αλήθεια ότι δεν ξεκίνησε πολύ ομαλά: το 1986, ο πρώτος διαστημικός τουρίστας ήταν να γίνει Αμερικανός δάσκαλος Christa McAuliffe, ο οποίος πέθανε 73 δευτερόλεπτα μετά την εκκίνηση του διαδρόμου Challenger και οι ΗΠΑ ψήφισαν έναν νόμο που απαγόρευε τις πτήσεις στο διάστημα για τους μη επαγγελματίες. Αλλά ο κόσμος άλλαζε και βελτιώθηκαν οι τρόποι εξασφάλισης της ασφάλειας των επιβατών.

Ο επιχειρηματίας Ντένις Τίτο, ο ιδρυτής της Canonical Mark Shuttleworth, ο ιδρυτής της Sensors Unlimited Γκρέγκορι Όλσεν, ο ιδρυτής της Prodea Systems Anoushe Ansari, η πρώτη γυναίκα μεταξύ των διαστημικών τουριστών, επικεφαλής της εταιρίας intentional software Corporation Charles Simony (και δύο φορές) και ο γενικός διευθυντής του Cirque du Soleil Guy Laliberte. Και η εκτόξευση του Ilona Mask με ένα αυτοκίνητο Tesla με ένα ανδρείκελο δεν μπορεί να μην εντυπωσιάσει - ειδικά αν ληφθεί υπόψη η ειρωνική αναφορά στα μυθιστορήματα "Ο οδηγός του Hitchhiker's Guide to the Galaxy" με τη μορφή μηνύματος "Μην πανικό" στο σύστημα πολυμέσων.

Όλα αυτά, ωστόσο, δεν σημαίνει ότι η ανθρωπότητα έχει υποδουλώσει τον κόσμο. Έχουμε ακόμα πολλά καθήκοντα, για παράδειγμα, σχέδια για αποικισμό του Άρη. Και τώρα, οι επιστήμονες δεν χάνουν την ευκαιρία να χρησιμοποιήσουν χώρο για δικούς τους σκοπούς. Ο Διεθνής Διαστημικός Σταθμός είναι ένα εργαστήριο σε τροχιά όπου μπορείτε να διεξάγετε μοναδικά πειράματα. Αυτό θα μπορούσε ενδεχομένως να είναι χρήσιμο τόσο για τους αστροναύτες όσο και για τους μελλοντικούς κατοίκους του Άρη, η πτήση στην οποία, όπως αποδείχθηκε, είναι διπλάσια επικίνδυνη από ό, τι πίστευε ο καθένας. Μέχρι στιγμής, όμως, επιτρέπει τουλάχιστον την απόκτηση δεδομένων για επιστημονικές, συμπεριλαμβανομένων ιατρικών, ανακαλύψεων.

Διπλοί αστροναύτες και αλλοίωση του γονιδιώματος

Ο Scott και ο Mark Kelly είναι οι μόνοι απολύτως ταυτόσημοι κοσμοναύτες στον κόσμο (είναι πανομοιότυπα δίδυμα). Τουλάχιστον, αυτό ήταν μέχρι που ο Scott πέρασε σχεδόν ένα χρόνο σε συνθήκες έλλειψης βαρύτητας. Συνήθως, οι αστροναύτες "ζουν" στο ISS για όχι περισσότερο από έξι μήνες, αλλά ο Scott Kelly αποστέλλεται εσκεμμένα στο σταθμό για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα - έτσι ώστε οι αλλαγές στο σώμα του να είναι πιο αισθητές. Μετά την επιστροφή τους, οι ερευνητές συνέκριναν την απόδοσή του με τον αδελφό του: αποδείχθηκε ότι το ύψος του Scott αυξήθηκε κατά σχεδόν πέντε εκατοστά. Επιπλέον, το σωματικό του βάρος έχει μειωθεί, το μικροβιακό (σύνολο μικροοργανισμών) του εντέρου έχει σχεδόν τελείως αλλάξει και το γονιδίωμα, σύμφωνα με μια προκαταρκτική ανάλυση, έχει υποστεί κάποιες αλλαγές.

Όλα αυτά επέτρεψαν στους εμπειρογνώμονες της NASA να δηλώσουν ότι το διαστημικό περιβάλλον ενεργοποίησε στο σώμα του Scott Kelly μια ομάδα «κοσμικών» γονιδίων που επηρέασαν την ανοσία, τα χαρακτηριστικά του οστικού ιστού, την όραση, την ακοή και κάποιους άλλους δείκτες. Παρά το γεγονός ότι οι περισσότερες αλλαγές (για παράδειγμα, ανάπτυξη) μετά από κάποιο χρονικό διάστημα επέστρεψαν στο σημείο εκκίνησης, περίπου το 7% των γονιδίων καθορίστηκαν στη νέα κατάσταση. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι η αιτία του τι συμβαίνει πρέπει να αναζητηθεί στο "κοσμικό στρες" - η επίδραση στο σώμα ενός άτυπου περιβάλλοντος, το οποίο το σώμα αντιλαμβάνεται ως απειλή, ανταποκρινόμενο σε αυτό ανάλογα.

Το διαστημικό περιβάλλον ενεργοποίησε στο σώμα του Scott Kelly μια ομάδα «κοσμικών» γονιδίων που επηρέασαν την ανοσία, τα χαρακτηριστικά του οστικού ιστού, το όραμα, την ακοή

Σε προηγούμενες μελέτες, παρεμπιπτόντως, σημειώθηκε ότι οι πτήσεις στο διάστημα με ειδικό τρόπο επηρεάζουν τον εγκέφαλο, καθιστώντας τον πιο νευροπλαστικό. Σύμφωνα με ένα πείραμα που διεξήχθη στο Πανεπιστήμιο του Μίτσιγκαν, η ποσότητα της γκρίζας ύλης στους αστροναύτες μειώθηκε σε ορισμένες περιοχές, ενώ σε άλλες που χρειάστηκαν αυτή τη στιγμή - για παράδειγμα, στις ζώνες που ευθύνονται για την κίνηση των κάτω άκρων - αυξήθηκε.

Ταυτόχρονα, μια ομάδα επιστημόνων από το Πανεπιστήμιο της Φλώριδας διαπίστωσε ότι οι αστροναύτες είχαν μεγαλύτερο κίνδυνο καρδιακών προβλημάτων όταν ταξίδευαν στη Σελήνη: με βάση τα στοιχεία που έλαβαν οι συμμετέχοντες στο Apollo από το 1961 έως το 1972, διαπίστωσαν ότι η κοσμική ακτινοβολία προκαλεί περίπου πέντε φορές περισσότερη βλάβη στην καρδιά και στα αγγεία των "σεληνιακών" αστροναυτών σε σύγκριση με τους αστροναύτες που δεν πέταξαν ποτέ στο φεγγάρι.

Pinky και Brain: ποντίκια στο διάστημα

Η κατάσταση του ήπατος επηρεάζεται αρνητικά όχι μόνο από αλκοόλ και λιπαρά τρόφιμα, αλλά και από πτήσεις στο διάστημα. Αυτό το συμπέρασμα έγινε το 2011 από ερευνητές του Πανεπιστημίου του Κολοράντο, οι οποίοι έστειλαν πρώτα τα τρωκτικά στο διάστημα για περίπου δύο εβδομάδες (και συγκεκριμένα δεκατρείς και μισή μέρες) και στη συνέχεια εξέτασαν πώς άλλαξαν τα όργανα τους μετά από αυτό το ασυνήθιστο ταξίδι. Η ανάλυση των δεδομένων έδειξε ότι τα κύρια προβλήματα σχετίζονταν με το ήπαρ: τα ζώα βρήκαν τα αρχικά σημάδια της μη αλκοολικής λιπαρής νόσου. Είναι μάλλον δύσκολο να προσδιοριστεί η ακριβής αιτία σε τέτοια πειράματα, αλλά οι επιστήμονες πρότειναν ότι η πτήση προκάλεσε διαδικασίες που προκαλούν την ανάπτυξη ίνωσης (πολλαπλασιασμό του συνδετικού ιστού).

Όσον αφορά τα εργαστηριακά ποντίκια - το ταξίδι τους στο χώρο της σύγχρονης επιστήμης είναι από τα πιο σημαντικά. Τα πειράματα σε τρωκτικά δεν μπορούν να αναπαραχθούν στους ανθρώπους για ηθικούς λόγους - αλλά βοηθούν στην κατανόηση του αν το ανθρώπινο σώμα μπορεί να αντιμετωπίσει τις επιπτώσεις της ισχυρής κοσμικής ακτινοβολίας που μπορεί να προκαλέσει μεταλλάξεις, για παράδειγμα, που οδηγούν σε κακοήθεις όγκους. Όχι μόνο τα ενήλικα ποντίκια αποστέλλονται στο ISS, αλλά και σε κατεψυγμένα έμβρυα ποντικιού. Μετά την επιστροφή στη Γη, εισάγονται στους οργανισμούς υποκατάστατων μητέρων ποντικιών και, υπό παραδοσιακές συνθήκες, παρακολουθούν την ανάπτυξη και την ανάπτυξη ποντικών.

Στα μέσα του περασμένου έτους, οι Καλιφόρνιοι επιστήμονες ανακοίνωσαν την πρόθεσή τους να στείλουν ταυτόχρονα σαράντα ποντίκια στο ΔΔΣ για να δοκιμάσουν ένα νέο εμβόλιο οστεοπόρωσης. Ένα πειραματικό φάρμακο που αναπτύχθηκε με βάση την πρωτεΐνη οστών NELL-1 θα πρέπει να προστατεύει τον οστικό ιστό από τους οστεοκλάστες - τα κύτταρα που το καταστρέφουν. Είναι γνωστό από καιρό ότι μετά από πενήντα χρόνια, οι άνθρωποι χάνουν κατά μέσο όρο 0,5% οστικού ιστού κάθε χρόνο. Ωστόσο, υπό συνθήκες αβέβαιης, η διαδικασία αυτή επιταχύνεται. Εάν οι δοκιμές είναι επιτυχείς, το εμβόλιο θα βοηθήσει τόσο τους αστροναύτες που αναγκάζονται να περάσουν μήνες σε τροχιά, όσο και οι "γήινοι" που αντιμετωπίζουν ζημιά στα οστά.

Διαστημική ζυθοποιία

Η αφθονία της έρευνας πάνω σε θέματα που φαίνονται απροκάλυπτα από την πρώτη ματιά (για παράδειγμα, η εύρεση του λόγου που οι γυναίκες μαστίζουν τα πουκάμισα των συνεργατών τους) βοηθά να πιστέψουμε ότι η επιστήμη δεν είναι απαραιτήτως βαρετή. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα όταν οι επιστήμονες συνεργάζονται με τους γαστρονομικούς - ή, στην περίπτωση αυτή, τους αλκοολικούς - ενθουσιώδες. Το 2017, η τσεχική εταιρεία ζυθοποιίας Budweiser ανακοίνωσε ότι σύντομα θα στείλει σπόρους κριθαριού στο ISS. Γιατί; Να γίνει ο πρώτος που θα αρχίσει να ζυμώνει μπύρα ακριβώς στο διάστημα.

Φυσικά, οι ζυθοποιοί δεν θα μπορούσαν να το κάνουν μόνο από μόνοι τους. Ένωσαν τις δυνάμεις τους με το Κέντρο για την Προώθηση της Διαστημικής Επιστήμης, τον διευθυντή του αμερικανικού εργαστηρίου στο ISS και την ιδιωτική εταιρεία Space Tango. Είκοσι σπόροι κριθαριού σχεδιάζονται να αποστέλλονται στον διαστημικό σταθμό, ο οποίος θα λάβει μέρος σε τουλάχιστον δύο πειράματα: η πρώτη θα μελετήσει τη συμπεριφορά των σπόρων σε συνθήκες μικροβαρύτητας (δηλαδή, βαρύτητα μέσα στο διαστημικό σκάφος, το οποίο είναι παρόν, αν και πολύ ασθενέστερο από ό, τι στη Γη). η δεύτερη είναι η αύξηση του κριθαριού στην έλλειψη βαρύτητας.

Είναι αλήθεια ότι "σύντομα" στην περίπτωση πειραμάτων διαστήματος είναι μια χαλαρή έννοια. Δεν είναι ακόμη σαφές εάν η ιδέα των ιδιοκτητών Budweiser θα γίνει πραγματικότητα. Το πρόβλημα είναι ότι οι σπόροι θα έπρεπε να έχουν ήδη παραδοθεί στο ISS: ο πυραύλος SpaceX CRS-13 με τους οποίους σχεδιάστηκε να ξεκινήσει στις 4 Δεκεμβρίου 2017 και στη συνέχεια στις 8 ή 12 Δεκεμβρίου, αλλά η εκτόξευση αναβλήθηκε συνεχώς. Δεν έχουν ακόμη αναφερθεί πληροφορίες σχετικά με αυτό το ζήτημα, οπότε η κοσμική μπύρα είναι απίθανο να αρχίσει να μαγειρεύεται φέτος.

Τρόφιμα από τους κανόνες και χωρίς

Μια πλήρης και ισορροπημένη διατροφή είναι ένα από τα πιο σημαντικά προβλήματα για τους αστροναύτες κατά τις μεγάλες πτήσεις. Φυσικά, μπορείτε να βασιστείτε στους γνωστούς "σωλήνες", αλλά οι επιστήμονες δεν εγκαταλείπουν την προσπάθεια να αναπτύξουν κάτι όσο το δυνατόν πιο κοντά στη διατροφή της γης. Στο σκάφος του ISS, κατορθώσαμε να μεγαλώσουμε μόνο τα μαρούλια, αλλά οι εργασίες για τη δημιουργία ενός πιο ποικίλου μενού δεν σταματούν για ένα λεπτό.

Πρόσφατα, μια ερευνητική ομάδα στο γερμανικό σταθμό Neumayer III στην Ανταρκτική, χρησιμοποιώντας υδροπονία, κατάφερε να αναπτυχθεί όχι μόνο τα μαρούλια αλλά και τα ραπάνια και τα αγγούρια χωρίς φως και χώμα. Ακόμη και αν η Ανταρκτική δεν είναι αρκετός χώρος, οι σκληρές κλιματολογικές συνθήκες καθιστούν δυνατή την επεξεργασία τεχνολογιών για την καλλιέργεια λαχανικών (και στο μέλλον, φρούτων) που θα ισχύουν για το ISS.

Όσον αφορά το κρέας, το Memphis Meats έχει επιτύχει κάποια επιτυχία σε αυτό · έχει «μεγαλώσει» στο εργαστήριο κέικ μπέιζμπολ, το οποίο με τη γεύση δεν αποδίδει στα παραδοσιακά

Όσον αφορά το κρέας, κάποια επιτυχία σε αυτό επιτεύχθηκε από το Memphis Meats, το οποίο είχε «μεγαλώσει» στο εργαστήριο κρέατος, με γούστο, σε καμία περίπτωση κατώτερο από τα παραδοσιακά. Εκπρόσωποι της εταιρείας είναι πεπεισμένοι ότι η εισαγωγή των προϊόντων τους στη διατροφική διατροφή μπορεί να συμβεί τα επόμενα πέντε χρόνια. Από την άλλη πλευρά, κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου στο Space10, το κέντρο καινοτομίας και το ειδικό εργαστήριο του IKEA, μπορούν να ανακαλύψουν πώς να αναδημιουργήσουν το γρήγορο φαγητό του μέλλοντος με μηδενική βαρύτητα, συμπεριλαμβανομένων των σκύλων από σπιρουλίνα και κεφτεδάκια σκουληκιών. να χαλαρώσετε.

Μια ομάδα επιστημόνων από το Πανεπιστήμιο της Πενσυλβανίας μπορεί επίσης να ανταγωνιστεί για το δικαίωμα να τροφοδοτήσει αστροναύτες. Έχουν καταλάβει πώς να μετατρέψουν τα απόβλητα σε τρόφιμα. Στη διαδικασία επεξεργασίας των αποβλήτων σε ένα ειδικό κλειστό σύστημα κατάφεραν να αποκτήσουν μια καλλιέργεια του Methylococcus capsulatus, το 52% αποτελείται από πρωτεΐνες και 36% λιπαρά, τα οποία μπορούν να είναι χρήσιμα τόσο σε μεγάλες πτήσεις όσο και σε μελλοντικές προσπάθειες αποικισμού άλλων πλανητών.

Κοσμικές μεταλλάξεις και χερσαία αντίσταση

Γιατί να στείλετε αποικίες σταφυλόκοκκου αποικίας στο ISS; Η απάντηση στην ερώτηση δεν φαίνεται προφανής, αλλά ο επικεφαλής της Nanobiosym Anita Goelle, που ζήτησε από τη NASA για αυτό, γνωρίζει σίγουρα. Οι επικίνδυνοι «επιβάτες» πήγαν στο διάστημα στις 18 Φεβρουαρίου 2017 και ο στόχος της εκστρατείας ήταν να μελετηθούν οι μηχανισμοί των μεταλλάξεων αυτών των βακτηρίων και ως εκ τούτου να ληφθούν πληροφορίες που θα βοηθήσουν στην ανάπτυξη φαρμάκων στη Γη.

Είναι σημαντικό ο Staphylococcus aureus να είναι ανθεκτικός σε πολλά αντιβιοτικά και μπορεί να προκαλέσει σηψαιμία, λοιμώξεις αίματος και πνευμονία. Σε προηγούμενες μελέτες, οι μύκητες αυξήθηκαν γρηγορότερα κάτω από την μικροβαρύτητα, και ο Goelle πρότεινε ότι αυτό θα μπορούσε να συμβεί με βακτήρια που μεταλλάσσονται πιο γρήγορα. Θεωρείται ότι μπορεί να εμφανιστούν μεταλλάξεις με τις οποίες δεν είμαστε ακόμα εξοικειωμένες και αυτό θα μας επιτρέψει να αρχίσουμε να εργαζόμαστε για τα κατάλληλα φάρμακα, ενώ η ανάγκη για αυτά δεν έχει ακόμη προκύψει - ακούγεται τουλάχιστον ενθαρρυντικός.

Το σεξ και η γέννηση των παιδιών στον Άρη

Αν πάρουμε τη συζήτηση για τον αποικισμό του Άρη ως κάτι πραγματικό, τίθεται ένα πολύ σημαντικό ερώτημα: τι να κάνει με την αναπαραγωγή; Είναι πολύ σημαντικό να ληφθεί υπόψη η επίδραση στα ηλιακά κύτταρα της ηλιακής ακτινοβολίας, η οποία είναι εκατό φορές ισχυρότερη στο διάστημα από ό, τι στη Γη. Ένας άλλος σημαντικός παράγοντας είναι η μικροβαρύτητα, η οποία, όπως αναφέρθηκε το 1988, μπορεί να επιταχύνει την κίνηση του σπέρματος. Ωστόσο, πριν από τριάντα χρόνια, οι ερευνητές δεν μπόρεσαν να διαπιστώσουν εάν αυτό επηρεάζει τη διαδικασία γονιμοποίησης.

Όλα άλλαξαν το 2017, όταν ιαπωνικοί επιστήμονες έστειλαν κατεψυγμένα δείγματα σπέρματος ποντικών που φυλάσσονταν στο ΔΔΣ για εννέα μήνες στο διάστημα. Όταν επέστρεψαν στο έδαφος, αποψύχθηκαν και στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκαν για λίπανση, αποδείχθηκε ότι η ζημιά, αν και ήταν, ήταν ελάχιστη. Ως αποτέλεσμα, εννέα "διαστήματα" ποντίκια εμφανίστηκαν αμέσως - αρκετά φυσιολογικά, χωρίς ανωμαλίες στο γονιδίωμα ή την ανάπτυξη, τα οποία ήταν ικανά να γονιμοποιηθούν και έδωσαν πλήρη γέννηση.

Το πείραμα αυτό επέτρεψε να πούμε ότι ο Κόσμος είναι αρκετά κατάλληλος για περιβάλλον γονιμοποίησης. Ένα άλλο πράγμα είναι ότι τα ποντίκια γεννήθηκαν στη Γη και τα σπερματοζωάρια αποθηκεύτηκαν στο ISS για πολύ καιρό - και αν αλλάξουν αυτές οι συνθήκες, η τροποποίηση του γονιδιώματος μπορεί να γίνει πιο σημαντική. Σύμφωνα με τους ερευνητές, σχεδιάζουν να το ελέγξουν μόλις παρουσιαστεί η ευκαιρία.

Φωτογραφίες:Η NASA (1, 2, 3)