Содержание
КОСМИЧЕСКАЯ БИОЛОГИЯ | это… Что такое КОСМИЧЕСКАЯ БИОЛОГИЯ?
КОСМИЧЕСКАЯ БИОЛОГИЯ
отрасль биологии, изучающая действие различных факторов космич. пространства на живые организмы. В задачи К. б. входит также разработка методов биол. исследований и средств обеспечения жизнедеятельности земных организмов в условиях космич. полёта (экология искусств, биол. систем). Первые данные о влиянии условий космич. полёта на живые организмы, прежде всего кратковременной (8—10 мин) невесомости, были получены в экспериментах, проведённых в СССР в кон. 40-х — нач. 50-х гг. на ракетах, запущенных на вые. 110—450 км. Систематич. исследования сов. учёных в области К. б. начались в 1957 с полёта собаки Лайки на 2-м искусств, спутнике Земли, а затем на кораблях-спутниках с возвращением животных на Землю. Эти эксперименты, позволившие оценить влияние условий космич. полёта на живые организмы, « также испытать и отработать системы жизнеобеспечения в кабине космич. корабля, привели к выводу, что полёт человека в космос возможен.
В космич. полёте на организм действуют разл. неблагоприятные факторы. Они могут быть связаны с физич. состоянием космич. пространства (высокая разреженность среды и ионизирующая радиация, препятствующие пребыванию в открытом космосе без защитного костюма, и др.), с особенностями полёта летат. аппарата (шумы, вибрация, ускорение, невесомость) и с условиями жизни в кабине космич. корабля (искусств, атмосфера, ограничение движений, эмоциональное напряжение и др.). Поэтому важнейшее направление в К. б. — исследование воздействия этих факторов на живые организмы как в отдельности, так п в их совокупности. Эти исследования проводят на Земле путём моделирования разл. факторов и условий, а также в реальных условиях космич. полёта.В 1966—79 были проведены комплексные эксперименты продолжительностью от 18 до 22 сут на биоспутниках «Космос» с 37 биол. объектами (гл. обр. белыми крысами). Изучали влияние т. н. чистой невесомости (гл. обр. структурные изменения в мышечной, кровеносной, пищеварит. и др.
системах организма, функционирование к-рых связано с воздействием земной силы тяжести), а также комбинированное влияние невесомости и радиации. Было показано, что развитие неблагоприятных изменений, возникающих в организме под влиянием невесомости, может быть в значит, мере предотвращено с помощью создания искусств, силы тяжести. Изучены также отдалённые последствия действия факторов космич. полёта (напр., продолжительность жизни животных, побывавших в космосе, оказалась не меньше, чем контрольных). Полученные результаты пополнили знания о механизмах адаптации живых организмов к условиям невесомости, о роли гравитации в осуществлении фундаментальных биол. процессов — клеточного деления, передачи наследств, информации, роста и развития организмов. Был осуществлён также полный цикл развития растений в условиях невесомости. Эти данные позволили обосновать рекомендации по медико-биол. обеспечению длит, пилотируемых космич. полётов и прогнозировать дальнейшее увеличение их продолжительности.
Возможности существования, распространения, особенности эволюции живой материи во Вселенной изучает одно из направлений К. б.— экзобиология.
.(Источник: «Биологический энциклопедический словарь.» Гл. ред. М. С. Гиляров; Редкол.: А. А. Бабаев, Г. Г. Винберг, Г. А. Заварзин и др. — 2-е изд., исправл. — М.: Сов. Энциклопедия, 1986.)
Космическая биология » Детская энциклопедия (первое издание)
Генетика — наука о наследственности
Как выводится сорт
Запуск первого в мире искусственного спутника Земли, осуществленный в Советском Союзе 4 октября 1957 г., положил начало освоению космического пространства. Успехи в развитии ракетной техники и астронавтики за истекшие годы внесли много нового в уже сложившиеся науки, привели к рождению новых наук, и среди них космической биологии.
И хотя наши первые эксперименты с собаками на геофизических ракетах относятся к 1949 г., космическая биология как самостоятельная наука сложилась именно после 1957 г., когда стали возможны достаточно длительные опыты над животными и растениями непосредственно в космосе, на искусственных спутниках и космических кораблях.
Космическая биология изучает влияние на живые организмы Земли факторов космического полета и космического пространства. Одна из ее проблем — обеспечить жизнь людей в космических летательных аппаратах, на орбитальных и планетных станциях. Ученые также занимаются поиском и изучением внеземных форм жизни.
Необходимость биологических исследований при освоении космического пространства предвидел еще в 1908 г. К. Э. Циолковский. Один из первых советских ракетостроителей Ф. А. Цандер проводил опыты по использованию растений для регенерации воздуха. Теперь биологические эксперименты и наблюдения над животными проводятся в космосе. На советских спутниках и кораблях побывали собаки Лайка, Стрелка и Белка, Пчелка, Мушка, Чернушка, Звездочка, Ветерок, Уголек, а также мыши и крысы, черепахи, растения (традесканция и хлорелла), насекомые (дрозофила). Объектами эксперимента были кожная ткань человека и кролика, раковые клетки, вирусы, множество микроорганизмов. В опытах, проведенных американскими учеными, участвовала и обезьяна.
Все эти исследования обогатили космическую биологию. Диапазон объектов ее изучения широк — от сложных сообществ различных организмов и взаимодействия живых организмов и машин до тонких механизмов внутриклеточной регуляции и молекулярной генетики.
Эта отрасль биологии, как ни одна другая, органически связана с физикой, химией, медициной, электроникой, аэродинамикой, астрономией, геофизикой и др.
При проведении биологических экспериментов в космосе исследователь часто оказывается отдаленным на сотни и тысячи километров от животных, растений, микроорганизмов и других изучаемых объектов. В связи с этим все необходимое в опыте делают автоматические устройства, их действия заранее программируются. Различные датчики учитывают все физиологические процессы и состояния организмов: частоту дыхания, кровяное давление, пульс, нервное возбуждение, скорость роста, интенсивность фотосинтеза, скорость размножения водорослей или бактерий и др.
Управляют опытами с помощью дистанционных радиосистем.
Результаты приходят на Землю по радиотелеметрическим линиям в виде специальных кодов. Электронные вычислительные машины расшифровывают и обрабатывают полученную информацию, после чего она поступает в распоряжение ученых.
Таким образом, экспериментатор и исследуемый объект связаны целой системой радиотелеметрических устройств.
Какие же факторы влияют на живые земные организмы при полете в космос и в самом космическом пространстве?
Во-первых, это факторы, связанные с динамикой полета космического аппарата. При старте ракеты и с возрастанием скорости ее движения возникают и быстро увеличиваются перегрузки. Быстро растет вес всех тел на корабле, увеличиваясь в 5—10 раз, а иногда и больше. Работа мощных двигателей ракеты вызывает сильные шумы и вибрации.
С выходом корабля на орбиту, или траекторию свободного полета, в кабине наступает состояние невесомости.
Воздействие на живые организмы перегрузок, вибрации, шумов, невесомости — все это в поле зрения космической биологии.
Особенно важно изучить последствия длительного состояния невесомости. Этим занимается один из разделов той же науки — гравитационная биология.
Опыты показывают, что состояние невесомости (если оно не слишком длительно) не отражается губительно на жизнедеятельности организмов. Однако еще не ясно, не будет ли чрезмерной нагрузкой для земных организмов возвращение в условия земного притяжения после длительного состояния невесомости. Кроме того, неизвестно, насколько глубоко воздействие земного притяжения на физиологию клетки, на образование и развитие зародышей. Есть предположение, что сила тяжести оказывает влияние в первых стадиях на дробление оплодотворенной яйцеклетки.
Особенно чувствительными к состоянию невесомости могут оказаться растения в период развития, ведь и на них сильно влияет земное притяжение и, как известно, под его действием растения ориентируются в пространстве. Важно знать, как будут протекать эти процессы, если сила тяжести отсутствует, и какова минимальная сила тяжести для нормального развития различных организмов.
От этого может зависеть конструкция будущих обитаемых космических аппаратов.
Во-вторых, это факторы космического пространства. Живые организмы подвергаются действиям космических и гамма-лучей, рентгеновского излучения, ультрафиолетовых лучей. Космическая биология изучает их действие в сочетании с невесомостью, перегрузками, вибрациями, своеобразным тепловым режимом и др., определяет их дозы, допустимые для жизни, а также средства необходимой защиты.
И, наконец, фактор изоляции. Ограниченность пространства и свободы движений в сравнительно небольших герметизированных кабинах космических кораблей, монотонность и однообразие обстановки, отсутствие многих привычных для жизни условий — все это необычно для земных организмов. Поэтому ученые проводят специальные исследования высшей нервной деятельности высокоорганизованных существ, в том числе и человека, выясняют, насколько приспособлены они к длительной изоляции и как сохранить в этих условиях их работоспособность.
Космической биологии предстоит сложный поиск надежных систем, которые неограниченно долго могли бы обеспечивать жизнь людей в корабле и снабжали бы их всем необходимым для нормальной жизни в случае высадки на другие планеты.
Ученые полагают, что если на борту корабля и планетных станций разместить сообщества определенных растительных и животных организмов, космонавты смогут иметь кислород, пищу и воду, а накапливающиеся в результате жизнедеятельности углекислота и различные отходы будут использоваться повторно.
Полный биологический круговорот веществ на Земле обеспечивается взаимодействием различных организмов, в котором важное место занимают зеленые растения. Используя солнечный свет, они связывают углекислоту, синтезируют органические вещества, выделяют кислород и создают тем самым условия для жизни других организмов. Имея в виду именно эту особенность растений, еще К. А. Тимирязев отмечал «космическую роль зеленых растений».
Зеленые растения на кораблях при неограниченном солнечном свете позволят создать такие замкнутые системы (космонавт станет их составной частью), в которых одно и то же взятое с Земли количество веществ будет находиться в непрерывном круговороте. Эти системы названы замкнутыми экологическими комплексами.
(Экология — наука о взаимоотношениях растений и животных с окружающей средой.)
Человек, поглощая кислород, будет выдыхать углекислоту. Растения же, поглотив углекислоту, создадут из нее пищевые вещества и выделят кислород. Все отходы человеческого организма будут полностью использованы для питания растений.
Особенно интересны в этой связи одноклеточные зеленые водоросли, такие, как хлорелла. Она быстро размножается и очень питательна. Хлорелла может расти на сточных водах и их очищать. Для ее культивирования создаются самонастраивающиеся автоматические аппараты. Кроме растений, в экологическую систему будут включены определенные животные и некоторые микроорганизмы.
Энергию для многих процессов даст солнце.
Работа по созданию замкнутого экологического комплекса связана с большими трудностями. Все звенья такого биологического сообщества должны быть строго согласованы друг с другом, управляемы и надежны.
Людей издавна интересует: есть ли жизнь на других планетах, какова она, может ли жизнь быть занесенной с одного небесного тела на другое, как изменяются при этом ее формы и свойства?
Ученые давно предполагают, что жизнь существует не только на Земле.
Но неопровержимого, научного доказательства этого до сих пор нет.
Попытки решить, существует ли жизнь на Марсе, наблюдениями с Земли с помощью оптических инструментов оказались бесплодными. Полеты в космическое пространство позволили начать изучение жизни вне Земли опытным путем. Поисками и изучением простейших форм жизни в космосе, а также изучением жизни на других планетах занимается экзобиология — составная часть космической биологии. Автоматические устройства на искусственных спутниках, ракетах и автоматических планетных станциях дают возможность брать пробы в самом космическом пространстве, чтобы обнаружить органические вещества, микроорганизмы и споры внеземного происхождения. Межпланетные автоматические станции, подобные станциям «Луна-9», «Луна-13», позволят брать пробы непосредственно с поверхности небесных тел.
Космические аппараты могут случайно перенести на другие планеты земные организмы, которые способны развиваться в новых условиях и подавить существовавшую там до этого жизнь или же остаться на этих планетах в «земном» или измененном виде, а человек, когда-либо попав туда, будет введен в заблуждение, приняв земные организмы за внеземные.
И наоборот, возвращающиеся на Землю корабли могут занести внеземные микроорганизмы, которые в земных условиях могут вызвать непредвиденные вспышки новых заболеваний.
Важность контроля в этой области не подлежит сомнению. Он возложен также на экзобиологов.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Генетика — наука о наследственности
Как выводится сорт
Программа космической биологии | Управление научной миссии
Перейти к: Биология животных | Клеточная и молекулярная биология | Микробиология | Биология растений | Биология развития, репродуктивной и эволюционной биологии
Обзор
Основная цель исследований в области космической биологии — лучше понять, как космический полет влияет на живые системы на космических кораблях, таких как Международная космическая станция (МКС), или в наземных экспериментах, имитирующих аспекты космических полетов и подготовиться к будущим исследовательским миссиям человека вдали от Земли.
Эксперименты, которые мы проводим на этих платформах, исследуют, как растения, микробы и животные приспосабливаются или адаптируются к жизни в космосе. Мы исследуем процессы метаболизма, роста, реакции на стресс, физиологии и развития. Мы изучаем, как организмы восстанавливают клеточные повреждения и защищают себя от инфекций и болезней в условиях микрогравитации при воздействии космической радиации. И мы делаем это по всему спектру биологической организации, от молекул до клеток, от тканей и органов, от систем до целых организмов и сообществ микроорганизмов.
Основные цели нашей программы включают:
- Открытие того, как биологические системы реагируют, акклиматизируются и адаптируются к космической среде
- Разработка интегрированных физиологических моделей для биологии в космосе
- Выявление основных механизмов и сетей, управляющих биологическими процессами в космической среде
- Содействие открытой науке с помощью системы данных GeneLab и архива данных наук о жизни
- Разработка передовых биологических технологий для облегчения космических исследований
- Развитие механистического понимания для поддержки здоровья человека в космосе
- Обеспечение передачи знаний и технологий для понимания жизни на Земле
Найдите в Space Station Research Explorer эксперименты по космической биологии
Помимо предоставления полезной информации о том, как живые организмы адаптируются к космическим полетам, открытия, сделанные исследователями НАСА в космосе, имеют огромное значение для жизни на Земле.
Исследования космической биологии вирулентности патогенов в космосе, потери плотности костей и изменений в росте растений могут повлиять на разработку лекарств, способствующих заживлению ран или регенерации тканей, методов лечения, предназначенных для борьбы с остеопорозом на Земле, и высокотехнологичных удобрения, повышающие урожайность.
Подпишитесь на получение информационного бюллетеня космической биологии
Доступ к предыдущим выпускам информационного бюллетеня космической биологии
Обзор биологии животных
Жизнь в космосе вызывает глубокие изменения в биологии. Все организмы на Земле приспособились действовать в условиях гравитации, атмосферы и циклов света и темноты, которые не изменились за миллионы лет, условия, которые меняются на борту космических кораблей, таких как МКС. Например, облетая Землю со скоростью 17 130 миль в час, члены экипажа МКС видят рассвет и закат 16 раз в день! Проще говоря, земные организмы не предназначены для жизни в космосе.
Целью программы космической биологии в области биологии животных является понимание основных механизмов, которые животные используют для адаптации и/или акклиматизации к космическим полетам и изменениям гравитации в целом. Животные часто используются для моделирования болезней человека, а также для моделирования того, как люди реагируют на стрессовые раздражители. Наиболее часто используемые модельные организмы, для которых в настоящее время хорошо определена геномика, включают виды позвоночных, например, грызунов, как крыс, так и мышей, а также различные виды беспозвоночных, например, нематод и насекомых. НАСА широко использовало эти модельные организмы для оценки биологических опасностей космических полетов, выяснения фундаментальных механизмов, которые жизнь использует для адаптации к микрогравитации, и применения этих знаний для продвижения исследований человека и для общественных благ на Земле.
Прочтите об исследовании анализа поведения, которое показывает , что мыши адаптируются к космическим полетам.
Изучая влияние космических полетов на биологию и физиологию животных, мы задаем следующие вопросы:
- Выравниваются ли последствия космических полетов со временем, ухудшаются или улучшаются?
- Являются ли последствия космического полета постоянными или они уменьшаются и/или исчезают со временем после возвращения?
- Можем ли мы предотвратить неблагоприятные эффекты до того, как они проявятся, или хотя бы уменьшить их воздействие?
- Какие условия необходимы для того, чтобы животные годами жили в космосе, возвращались на Землю и оставались здоровыми?
Обзор клеточной и молекулярной биологии
Исследования в области клеточной и молекулярной биологии охватывают все научные дисциплины космической биологии, от понимания того, как одноклеточные организмы, такие как простейшие, бактерии и грибы, реагируют на условия космического полета, до того, как все различные клетки в сложной ткани или органе работают вместе, чтобы помочь организму в целом приспособиться к такой чужеродной среде.
Главной целью исследований космической биологии в области клеточной и молекулярной биологии в НАСА является определение того, как стрессы в условиях космического полета влияют на живые системы на основных клеточных и молекулярных уровнях, с использованием современных методов и мер клеточной и молекулярной биологии. Это включает характеристику и идентификацию изменений в экспрессии генов и белков, функции и структуры ДНК, клеточной структуры и морфологии, а также межклеточных коммуникаций.
Изучая влияние космических полетов на клеточную биологию и физиологию, мы задаемся вопросом:
- Каковы основные генетические и молекулярные механизмы клеток, на которые влияют гравитационные изменения и космическая среда?
- Влияет ли среда космического полета на клеточные и молекулярные функции, вызывая дисфункцию тканей/органов или болезненные состояния?
- Влияет ли космическая среда на клеточные и молекулярные функции таким образом, что влияет на морфогенез или развитие тканей?
Обзор микробиологии
Куда бы мы ни пошли, мы берем с собой микробы
Куда бы мы ни пошли, мы берем с собой микроорганизмы, хотим мы того или нет.
Это верно даже для «чистой» среды МКС, которая является закрытой средой. С экипажем астронавтов на борту, которые живут, дышат, тренируются и потеют, МКС является рассадником микробов.
Микробы могут быть как друзьями, так и врагами
Влияние космических полетов на биологию микроорганизмов и микробные популяции практически неизвестны. Биокоррозионные микроорганизмы, которые растут на металлических поверхностях космических кораблей, не только представляют опасность для здоровья космонавтов, но и могут повредить как оборудование, так и оборудование. В отличие от круизных лайнеров на Земле, которые можно эвакуировать, опорожнить и очистить, проблемы, возникающие из-за микробного заражения во время длительных космических полетов, можно решить только с использованием инструментов и ресурсов, уже имеющихся на корабле. Понимание того, как виды микробов растут и взаимодействуют друг с другом в этой среде, является первым шагом в подготовке к такому сценарию.
Хотя присутствие некоторых микробов может быть проблематичным, также важно помнить, что многие виды микробов играют важную роль в различных экосистемах Земли.
Например, симбиотические отношения, которые развились между растениями и некоторыми бактериями, жизненно важны для обеспечения того, чтобы растения получали питательные вещества, необходимые им для роста и процветания. Кислородообразующие цианобактерии, живущие в земных водоемах, помогают пополнять запасы кислорода на Земле. Даже бактерии, живущие в нашем пищеварительном тракте, играют важную роль в переваривании пищи и правильном усвоении питательных веществ. Присутствие определенных микробов может быть важно для правильного роста некоторых растений в космосе и даже может иметь решающее значение для производства будущих биорегенеративных систем жизнеобеспечения. Поэтому важно иметь в виду, что достижение соответствующего микробного равновесия внутри космического корабля может иметь жизненно важное значение для успешных длительных космических полетов.
Изучая влияние космического полета на микроорганизмы, мы задаем следующие вопросы:
- На какие основные генетические, молекулярные и биохимические процессы влияет среда космического полета?
- Как среда космического полета влияет на размножение, рост и физиологию микробов?
- Изменяет ли длительный космический полет нормальную скорость эволюционных изменений?
- Как космический полет влияет на микробные сообщества, поскольку они взаимодействуют с другими организмами, вызывая такие процессы, как симбиозы, биодеградация, фиксация азота и т.
д. - Какие механизмы вызывают изменения, такие как изменение вирулентности или изменение лекарственной устойчивости, наблюдаемые у некоторых организмов во время космического полета?
д.Обзор биологии растений
Исследования в области космической биологии помогают нам понять основы роста растений, исследуя самые строительные блоки растительной жизни на молекулярном уровне: транскриптомику, геномику, протеомику и метаболомику. Чтобы сравнить влияние условий микрогравитации на растения, мы также проводим эксперименты на Земле с использованием гравитации или имитации наземного контроля в условиях микрогравитации в Космическом центре Кеннеди. Мы проводим наши исследования на МКС в условиях микрогравитации, чтобы понять, как поддержать астронавтов на борту МКС и в их долгом путешествии на Марс.
Севооборот: производство продуктов питания в космосе
Одна из основных задач космической биологии — понять, как условия космического полета влияют на рост и развитие растений.
Фундаментальное исследование позволило ученым НАСА выращивать в космосе съедобные растения, которые экипаж МКС может использовать в качестве источника свежей пищи. Учитывая, что все продукты, которые едят космонавты, высушены сублимацией и упакованы в термоусадочную пленку, возможность наслаждаться свежими овощами обеспечивает здоровый и долгожданный перерыв в этой рутине. На МКС уже успешно выращивают съедобный салат романо и капусту. Вскоре к списку съедобных растений, обитающих в космосе, присоединятся Мизуна и помидоры.
В следующем году Space Biology отправит на МКС эксперименты, предназначенные для проверки роста множества новых растений, которые ее экипаж сможет съесть во время полета на Луну и Марс. Чтобы обеспечить здоровье наших космонавтов, мы будем изучать питательный состав растений, выращенных в космосе, и наблюдать за микробиомом растений на орбите. Эта работа может в конечном итоге привести к производству устойчивого источника здоровой пищи во время длительных космических полетов, что поможет астронавтам получать необходимое им питание.
Изучая влияние космических полетов на биологию растений, мы задаем следующие вопросы:
- Как гравитация влияет на рост, развитие и метаболизм растений (например, на фотосинтез, размножение, образование лигнина, защитные механизмы растений)?
- Вызывает ли среда космического полета изменения во взаимодействии растений и микробов?
- Как можно улучшить и внедрить садоводческие подходы к устойчивому производству пищевых культур в космосе (особенно в отношении обеспечения водой и питательными веществами корневой зоны)?
- Каковы последствия хронического воздействия космического излучения на растения?
Как растения чувствуют гравитацию и реагируют на нее, и какие молекулярные механизмы задействованы?
Биология развития, репродуктивной и эволюционной биологии
Что происходит с размножением и развитием потомства на протяжении жизни и нескольких поколений в космосе? А как насчет различий в том, как мужчины и женщины реагируют на космическую среду? Поскольку мы нацеливаемся на исследование и колонизацию Марса, это важные вопросы, на которые пытается ответить Лаборатория репродукции, развития и половых различий Отделения космических биологических исследований НАСА.
Поскольку ни одно млекопитающее еще не родило в космосе, ответы, которые мы ищем, могут не появиться еще долгие годы.
Почему вы изучаете космическую биологию?
6 минут чтения
06 фев 2021
Написано Заполнение пространства
Йен-Кай Чен исследует, как ведут себя бактерии в условиях микрогравитации, чтобы лучше понять последствия и влияние на будущие исследования космоса человеком. В интервью Filling Space исследователь из Оклендского университета обсуждает важность этого исследования и начала работы в этой области.
Предоставлено: AOBiome Therapeutics Inc.
Насколько нам известно, жизнь существует только на Земле. Как же тогда сочетаются интересы к космосу и биологии? Одним из вариантов является астробиология, область, изучающая происхождение жизни и возможность существования внеземной жизни.
Другая возможность, более основанная на повседневных потребностях, — это космическая биология. В этой области ученые изучают влияние космической среды на организмы с соответствующими последствиями для астронавтов за пределами Земли и для всех нас на Земле. Чтобы узнать больше о космической биологии, мы поговорили с Йен-Кай Ченом. В настоящее время он занимается исследованиями в области космической биологии в Оклендском университете и является национальным контактным лицом Новой Зеландии для Консультативного совета представителей космического поколения.
Что конкретно вы изучаете в отношении воздействия космического полета на биологические организмы?
Мое исследование касается микрогравитации, эффекты которой вы можете наблюдать, когда астронавты плавают в космосе. Жизнь в том виде, в каком мы ее знаем, развивалась под действием гравитации, поэтому в ее отсутствие жизнь реагирует иначе. Многие люди знают, что в условиях микрогравитации космонавты испытывают непрерывную деминерализацию костей и мышц в космосе.
Но что, пожалуй, менее очевидно, так это то, что происходит с бактериями. Мое исследование в основном сосредоточено на влиянии микрогравитации на определенные бактерии.
Какое значение имеет ваша область для дальнейшего взаимодействия человечества с космосом?
Космические исследования и исследования просто не могут существовать без космической биологии. Очевидно, космический полет оказывает глубокое воздействие на биологические системы. Здоровье человека не является исключением, поэтому в этой области ищут быстрые контрмеры для последующих биологических последствий космического полета. Реже обсуждаются другие области космической биологии. Биологические системы могут использоваться для использования ресурсов на месте, например, для добычи и сбора ресурсов на Луне и других небесных телах. Один из вопросов, представляющих интерес в этой области, связан с тем фактом, что биологические организмы часто имеют сроки годности. Таким образом, мы ищем биоактивные молекулы или другие методы консервации и хранения, которые не зависят от охлаждения, поскольку охлаждение является энергоемким и занимает много места.
Синтетическое биопроизводство также, вероятно, сыграет важную роль в освоении космоса, поскольку оно понадобится нам для диагностики, биоактивных веществ и терапии. Мы хотели бы иметь возможность выращивать нутрицевтики в космосе. Участие человечества в глубоком космосе потребует способности выращивать питательные вещества, терапевтические и диагностические биомолекулы по мере необходимости.
Некоторым нравится разделять космическую биологию на космическую медицину и космическую науку о жизни. В космической медицине основное внимание уделяется здоровью человека. В условиях микрогравитации жидкости, которые раньше тянулись вниз, перераспределяются вверх, что приводит к изменению зрения. Отсутствие гравитационных нагрузок приводит к потере костной массы и атрофии мышц. Отсутствие конвекции приводит к гипоксии и гиперкапнии. Радиация влияет на наше зрение, познание, сердечно-сосудистую функцию и уровень заболеваемости раком. Кроме того, патогены, как правило, проявляют повышенную устойчивость к противомикробным препаратам в космическом полете.
Заключение в металле вдали от всех остальных также влияет на наше настроение, тип питания, который мы потребляем, тип медицинского обслуживания, в котором мы нуждаемся, и наши циклы сна. Космическая медицина на самом деле занимается выявлением и изучением проблем, связанных с человеком, в космических полетах.
Космическая наука о жизни вместо этого фокусируется на производстве продуктов питания, окружающей среде и биоматериалах. Исследуются способы производства продуктов питания, помимо растений. Это могут быть водоросли, бактерии и грибы. Что касается экологического аспекта, мы приносим с собой в космос ряд микробов, поэтому нам нужно быть осторожными с тем, что мы экспортируем. Существует также использование микробов для решения проблемы управления отходами и добычи полезных ископаемых. Биоматериалы сосредоточены на том, что мы можем сделать, включая архитектуру, инструменты и человеческие органы. Есть несколько крутых проектов, например, строительство домов из грибов. Буквально в начале этого года на Международной космической станции были напечатаны клетки сердца.
Наука о космической жизни касается вещей, которые мы носим с собой, и вещей, которые нам понадобятся для повседневных функций. Понимая, что происходит с биологическими организмами во время космического полета, мы можем лучше использовать организмы в своих интересах.
Как вы попали в эту сферу?
Еще в старшей школе я хотел стать астрономом и часто посещал Оклендский звездный купол. Хотя мне нравилось смотреть на планеты и их луны, я не был уверен, что эта работа для меня. В университете я выбрал биологию, потому что хотел вернуть динозавров. С этой целью я бы поговорил с профессором в свободное время, чтобы лучше понять науки археогенетики и эмбриологии!
В какой-то момент я подумал, что, возможно, смогу переосмыслить свой интерес к космосу с помощью биологии. Мои преподаватели разрешили мне сместить темы моих заданий в область космической биологии. Сначала я думал, что должен просто получить хорошие оценки и поехать за границу, чтобы заниматься космическими исследованиями, но, проанализировав несколько статей, я понял, что космические биологические исследования можно проводить в Новой Зеландии.
Мне просто нужно было найти поддержку для проекта по космической биологии.
Сначала я обратился к научному руководителю по физике, и он сказал мне, что мне нужен научный руководитель по биологии. После ряда отказов мне удалось найти научного руководителя по биологии. В какой-то момент пришел инженер-супервайзер и предоставил некоторое финансирование. Что может быть более вдохновляющим, чем местное начинание? Я чрезвычайно благодарен за всю поддержку, которая пошла на то, чтобы мой исследовательский проект стал реальностью.
Какие планы на будущее?
Область космической биологии обширна. Было проведено много исследований космической биологии на нижней околоземной орбите, но мало исследований за ее пределами. Самая большая ирония в отправке биологических организмов в космос заключается в том, что исследования могут быть использованы на благо общества здесь, на Земле. Удивительно, но большая часть ценности, создаваемой космической биотехнологией, на самом деле находится в наземных приложениях.