Что изучает космическая биология как наука: КОСМИЧЕСКАЯ БИОЛОГИЯ • Большая российская энциклопедия |

Содержание

Роль биологии в исследовании космоса

Автор:

Зимарева Анастасия Васильевна

Научный руководитель:

Беляшова Ольга Викторовна

Рубрика: Биология

Опубликовано
в

Юный учёный

№1 (31) январь 2020 г.

Дата публикации: 11.12.2019
2019-12-11

Статья просмотрена:

8785 раз

Скачать электронную версию

Библиографическое описание:

Зимарева, А. В. Роль биологии в исследовании космоса / А. В. Зимарева, О. В. Беляшова. — Текст : непосредственный // Юный ученый. — 2020. — № 1 (31). — С. 49-51. — URL: https://moluch.ru/young/archive/31/1812/ (дата обращения: 28.09.2022).

Мы живём в замечательное время, в 21 веке. 21 век — век развития многих наук. Сейчас не одна наука не может развиваться без знания биологии. Науки, изучающие космос, тоже не обходятся без внедрения биологии. При взаимодействии наук о космосе и науки о всем живом, возникла такая наука: «Космическая биология».

Космическая биология (Космобиология)― наука, изучающая возможности жизни в условиях космического пространства.

Основные аспекты изучения:

Факторы космического пространства и их влияние на жизнедеятельность организмов.

Например: основным фактором, влияющим на биосферу, является солнце. Солнце- главный источник энергии. Растения испльзуют энергию солнца в процессе фотосинтеза.

Вероятность существования жизни вне нашей планеты.

Внеземная жизнь-гипотетическая форма жизни, возникшая и существующая за пределами Земли. Является предметом изучения.

Создание комфортных условий для развия организмов в космическом пространстве.

Методы:

Космическая биология обладает определенным набором методов, позволяющих проводить исследования и накапливать материалы.

При изучении, выделяют следующие современные методы исследования:

Методы	Суть метода
1. Генная инженерия и биоинформатика.	Позволяет найти варианты решения проблем питания и насыщения кислородом ракетных установок для комфортного состояния космонавтов
2. Белковая химия и гистохимия.	Позволяет управлять белками и ферментами в живых системах
3. Флуоресцентная микроскопия.	Позволяет визуализировать многие клеточные процессы.
4. Молекулярная биология и биохимия.	Изучает строение и функции сложных выскомолекулярных соединений
5. Биотелеметрия.	Позволяет отслеживать воздействие условий космоса на организмы.
6. Биологическая индикация межпланетного пространства.	Позволяет оценить межпланетное состояние среды.

Невесомость.

Благодаря биологическим исследованиям в области изучения влияния космических факторов на организмы, мы научились создавать комфортные условия вне нашей планеты. Выделяют три главных космических фактора:

Вибрация
Ускорение.
Невесомость

Невесомость — самый необычный и не до конца исследованный фактор космоса. Это состояние, при котором отсутствует сила взаимодействия тела с опорой. Человек полностью теряет над собой контроль. Такое состояние начинается уже в нижних слоях космоса и сохраняется на протяжении всего космического пространства.

В состоянии невесомости в организме человека происходят следующие изменения:

Учащается сердцебиение.
Снижается работоспособность.
Расслабляются мышцы.

Человек в состоянии невесомости может находится до 86 дней без вреда для здоровья, если будет соблюдать ряд условий:

Космонавты должны быть пристегнуты к своим местам.
Все предметы должны иметь строго свое место и быть закрепленными должным образом.
Жидкости хранятся только в закрытых контейнерах.

Космос и медицина.

Полеты в космос оказывают огромное влияние на состояние здоровья людей. Поэтому космические исследования заставляют биологию и медицину придумывать комплекс мер по обеспечению нормального питания,отдыха, снабжения кислородом и так далее. Кроме этого медицина должна обеспечить помощь в случае аварий или защиту от воздействий неизвестных сил других планет и пространств.

Проблемы Космологии.

Как и во многих других сферах изучения, в Космологии есть ряд проблем, которые ученые пытаются решить.

Например:

Достойная подготовка персонала для полетов в космос(состояние здоровья космонавтов должно удовлетворять медиков).
Высокий уровень снабжения всем необходимым космических экипажей.
Обеспечение безопасности на высоком уровне.
Психофизиологическая реабилитация космонавтов при возвращении на Землю.
Разработка способов защиты от радиационного излучения.
Обеспечение комфортных условий в кабинах.
Разработка инновационного оборудования.
Проблемы оснащенности кислородом в космосе.

Решением данных проблем занимаются не только ученые России, но и весь ученый совет мира.

Достижения/ исследования.

Не смотря на огромное количество не решенных задач, в области Биокосмологии есть масса научных достижений. Самым главным открытием 21 века стало обнаружение воды на Марсе. Это открытие сразу же дало повод к выдвижению сотен гипотез: о жизни на Марсе и о возможностях переселения Землян на Марс.

Также были обнаружены вода, ртуть и серебро на Луне.

Чтобы создать комфортные условия для организмов, ученые проводили огромное количество опытов. Один из таких- опыт с плодовой мушкой- дрозофилой. Ученые отправили мух в космос на целых два месяца. За это время сменилось три поколения насекомых, два последних ничего не знали о притяжении. После приземления, часть мух проверили сразу. Остальных оставили для дальнейшего развития на Земле. Сравнив состояние организмов до полета и после, выяснилось, Что у мух произошли изменения на генном уровне: поменялась активность генов, ответственных за формирование хитиновой оболочки. Однако в течении 12 часов все показатели вернулись в норму.

Ученые сделали заключение, что человек в будущем сможет очень часто выходить на орбиту без вреда для здоровья.

Затем, проведя огромное количество опытов, ученые доказали, что полеты в космос не налагают отпечаток на состояние физического здоровья человека. Проблемы остаются в психологическом плане. Именно поэтому оптимальный возраст для полетов 45–55 лет. В этом возрасте человек может максимально комфортно и без тяжелых последствий находиться в космосе.

Благодаря современным исследованиям космоса, ученые сошлись во мнении, что жизнь в космосе может существовать. Нам стоит лишь обнаружить ее.

Основные термины (генерируются автоматически): космическое пространство, космос, космическая биология, состояние невесомости, наука, полет.

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

Космическая биология. Современные способы биологических исследований

Наука биология включает в себя массу разных разделов, больших и малых дочерних наук. И каждая из них имеет важное значение не только в жизни человека, но и для всей планеты в целом.

Второе столетие подряд люди пытаются изучать не только земное разнообразие жизни во всех ее проявлениях, но и узнать, есть ли жизнь за пределами планеты, в космических просторах. Этим вопросам занимается особая наука — космическая биология. О ней и пойдет речь в нашем обзоре.

Данная наука относительно молодая, но очень интенсивно развивающаяся. Основными аспектами изучения являются:

Факторы космического пространства и их влияние на организмы живых существ, жизнедеятельность всех живых систем в условиях космоса или летательных аппаратов.
Развитие жизни на нашей планете при участии космоса, эволюция живых систем и вероятность существования биомассы вне пределов нашей планеты.
Возможности построения замкнутых систем и создания в них настоящих жизненных условий для комфортного развития и роста организмов в космическом пространстве.

Космическая медицина и биология являются тесно связанными друг с другом науками, совместно изучающими вопросы физиологического состояния живых существ в космосе, их распространенности в межпланетных просторах и эволюции.

Благодаря исследованиям этих наук стало возможным подбирать оптимальные условия для нахождения людей в космосе, причем не нанося при этом никакого вреда здоровью. Собран огромный материал по наличию жизни в космосе, возможностям растений и животных (одноклеточных, многоклеточных) жить и развиваться в невесомости.

История развития науки

Корни космической биологии уходят еще в древнее время, когда философы и мыслители — естествоиспытатели Аристотель, Гераклит, Платон и другие — наблюдали за звездным небом, пытаясь выявить взаимосвязь Луны и Солнца с Землей, понять причины их влияния на сельскохозяйственные угодья и животных.

Позже, в средние века, начались попытки определения формы Земли и объяснения ее вращения. Долгое время на слуху была теория, созданная Птолемеем. Она говорила о том, что Земля — это центр Вселенной, а все остальные планеты и небесные тела движутся вокруг нее (геоцентрическая система).

Однако нашелся другой ученый, поляк Николай Коперник, который доказал ошибочность этих утверждений и предложил свою, гелиоцентрическую систему строения мира: в центре — Солнце, а все планеты движутся вокруг. При этом Солнце — тоже звезда. Его взгляды поддерживали последователи Джордано Бруно, Ньютон, Кеплер, Галилей.

Однако именно космическая биология как наука появилась много позже. Только в XX веке русский ученый Константин Эдуардович Циолковский разработал систему, позволяющую людям проникать в космические глубины и потихоньку их изучать. Его по праву считают отцом этой науки. Также большую роль в развитии космобиологии сыграли открытия в физике и астрофизике, квантовой химии и механике Эйнштейна, Бора, Планка, Ландау, Ферми, Капицы, Боголюбова и других.

Новые научные исследования, позволившие людям совершить-таки давно планируемые вылеты в космос, позволили выделить конкретные медицинские и биологические обоснования безопасности и влияния внепланетных условий, которые сформулировал Циолковский. В чем была их суть?

Ученым было дано теоретическое обоснование влияния невесомости на организмы млекопитающих.
Он смоделировал несколько вариантов создания условий космоса в лаборатории.
Предложил варианты получения космонавтами пищи и воды при помощи растений и круговорота веществ.

Таким образом, именно Циолковским были заложены все основные постулаты космонавтики, которые не потеряли своей актуальности и сегодня.

Невесомость

Современные биологические исследования в области изучения влияния динамических факторов на организм человека в условиях космоса позволяют по максимуму избавлять космонавтов от негативного влияния этих самых факторов.

Выделяют три главные динамические характеристики:

вибрация;
ускорение;
невесомость.

Самой необычной и важной по действию на организм человека является именно невесомость. Это состояние, при котором исчезает сила гравитации и она не заменяется другими инерционными воздействиями. При этом человек полностью теряет способность контролировать положение тела в пространстве. Такое состояние начинается уже в нижних слоях космоса и сохраняется во всем его пространстве.

Медико-биологические исследования показали, что в состоянии невесомости в организме человека происходят следующие изменения:

Учащается сердцебиение.
Расслабляются мышцы (уходит тонус).
Снижается работоспособность.
Возможны пространственные галлюцинации.

Человек в невесомости способен находиться до 86 дней без вреда для здоровья. Это было доказано опытным путем и подтверждено с медицинской точки зрения. Однако одной из задач космической биологии и медицины на сегодня является разработка комплекса мер по предотвращению влияния невесомости на организм человека вообще, устранению утомляемости, повышению и закреплению нормальной работоспособности.

Существует ряд условий, которые соблюдают космонавты для преодоления невесомости и сохранения контроля над телом:

конструкция летательного аппарата строго соответствует необходимым нормам по технике безопасности для пассажиров;
космонавты всегда тщательно пристегнуты к своим местам с целью избегания непредвиденных полетов вверх;
все предметы на корабле имеют строго определенное место и закреплены надлежащим образом с целью избегания травмоопасных ситуаций;
жидкости хранятся только в закрытых, герметично упакованных контейнерах.

Для того чтобы добиться хороших результатов в преодолении невесомости, космонавты проходят тщательную подготовку на Земле. Но, к сожалению, пока современные научные исследования не позволяют создать в лаборатории подобные условия. На нашей планете преодолеть силу тяжести не представляется возможным. Это также одна из задач на будущее для космической и медицинской биологии.

Перегрузки в космосе (ускорения)

Еще одним немаловажным фактором, воздействующим на организм человека, находящегося в космосе, являются ускорения, или перегрузки. Суть этих факторов сводится к неравномерному перераспределению нагрузки на тело при сильных скоростных движениях в пространстве. Выделяют два основных типа ускорения:

кратковременное;
длительное.

Как показывают медико-биологические исследования, и то и другое ускорение имеет очень важное значение в оказании влияния на физиологическое состояние организма космонавта.

Так, например, при действии кратковременных ускорений (они длятся менее 1 секунды) могут произойти необратимые изменения в организме на молекулярном уровне. Также, если органы не тренированы, достаточно слабы, есть риск разрыва их оболочек. Такие воздействия могут осуществляться при отделении капсулы с космонавтом в космосе, при катапультировании его или при посадках корабля на орбитах.

Поэтому очень важно, чтобы космонавты прошли тщательное медицинское обследование и определенную физическую подготовку перед полетом в космос.

Длительно действующее ускорение возникает при запуске и посадке ракеты, а также во время полета в некоторых пространственных местах космоса. Действие таких ускорений на организм по данным, которые предоставляют научные медицинские исследования, следующее:

учащается сердцебиение и пульс;
учащается дыхание;
наблюдается возникновение тошноты и слабости, бледность кожи;
страдает зрение, перед глазами появляется красная или черная пленка;
возможно ощущение боли в суставах, конечностях;
тонус мышечной ткани падает;
нервно-гуморальная регуляция меняется;
становится иным газообмен в легких и в организме в целом;
возможно появление потливости.

Перегрузки и невесомость заставляют ученых-медиков придумывать различные способы. позволяющие приспособить, натренировать космонавтов, чтобы они могли выдерживать действие этих факторов без последствий для здоровья и без потери работоспособности.

Один из самых эффективных способов тренировки космонавтов на ускорения — это аппарат центрифуга. Именно в нем можно пронаблюдать все изменения, которые происходят в организме при действии перегрузок. Также он позволяет натренироваться и приспособиться к влиянию этого фактора.

Полет в космос и медицина

Полеты в космос, безусловно, оказывают очень большое влияние на состояние здоровья людей, особенно нетренированных или имеющих хронические заболевания. Поэтому важным аспектом являются медицинские исследования всех тонкостей полета, всех реакций организма на самые разнообразные и невероятные воздействия внепланетных сил.

Полет в невесомости заставляет современную медицину и биологию придумывать и формулировать (вместе с тем и осуществлять, конечно) комплекс мер по обеспечению космонавтам нормального питания, отдыха, снабжения кислородом, сохранения работоспособности и так далее.

Кроме того, медицина призвана обеспечить космонавтам достойную помощь в случае непредвиденных, аварийных ситуаций, а также защиту от воздействий неизвестных сил других планет и пространств. Это достаточно сложно, требует много времени и сил, большой теоретической базы, использования только новейшего современного оборудования и препаратов.

Кроме того, медицина наравне с физикой и биологией имеет своей задачей защитить космонавтов от физических факторов условий космоса, таких как:

температура;
радиация;
давление;
метеориты.

Поэтому исследование всех этих факторов и особенностей имеет очень важное значение.

Космическая биология, как и любая другая биологическая наука, обладает определенным набором методов, позволяющих проводить исследования, накапливать теоретический материал и подтверждать его практическими выводами. Эти методы с течением времени не остаются неизменными, подвергаются обновлениям и модернизации в соответствии с текущим временем. Однако исторически сложившиеся методы биологии все равно остаются актуальными и по сей день. К ним относятся:

Наблюдение.
Эксперимент.
Исторический анализ.
Описание.
Сравнение.

Эти методы биологических исследований базовые, актуальные в любые времена. Но существует ряд других, которые возникли с развитием науки и техники, электронной физики и молекулярной биологии. Именно они называются современными и играют наибольшую роль в изучении всех биолого-химических, медицинских и физиологических процессах.

Современные методы

Методы генной инженерии и биоинформатики. Сюда относится агробактериальная и баллистическая трансформация, ПЦР (полимеразные цепные реакции). Роль биологических исследований такого плана велика, поскольку именно они позволяют найти варианты решения проблемы питания и насыщения кислородом ракетных установок и кабин для комфортного состояния космонавтов.
Методы белковой химии и гистохимии. Позволяют управлять белками и ферментами в живых системах.
Использование флуоресцентной микроскопии, сверхразрешающей микроскопии.
Использование молекулярной биологии и биохимии и их методов исследования.
Биотелеметрия — метод, который является результатом сочетания работы инженеров и медиков на биологической основе. Он позволяет контролировать все физиологически важные функции работы организма на расстоянии при помощи радиоканалов связи тела человека и компьютером-регистратором. Космическая биология использует этот метод как основной для отслеживания воздействий условий космоса на организмы космонавтов.
Биологическая индикация межпланетного пространства. Очень важный метод космической биологии, позволяющий оценивать межпланетные состояния среды, получать сведения о характеристиках разных планет. Основу здесь составляет применение животных со встроенными датчиками. Именно подопытные животные (мыши, собаки, обезьяны) добывают информацию с орбит, которая используется земными учеными для анализа и выводов.

Современные методы биологических исследований позволяют решать передовые задачи не только космической биологии, но и общечеловеческие.

Проблемы космической биологии

Все перечисленные методы медико-биологических исследований, к сожалению, не смогли пока решить все проблемы космической биологии. Существует ряд злободневных вопросов, которые остаются насущными и по сей день. Рассмотрим основные проблемы, с которыми сталкивается космическая медицина и биология.

Подбор подготовленного персонала для полета в космос, состояние здоровья которого смогло бы удовлетворять всем требованиям медиков (в том числе позволило бы космонавтам выдерживать жесткую подготовку и тренировки для полетов).
Достойный уровень подготовки и снабжения всем необходимым рабочих космических экипажей.
Обеспечение безопасности по всем параметрам (в том числе и от неизведанных или инородных факторов воздействия с других планет) рабочим кораблям и авиаконструкциям.
Психофизиологическая реабилитация космонавтов при возвращении на Землю.
Разработка способов защиты космонавтов и космических кораблей от радиационного излучения.
Обеспечение нормальных жизненных условий в кабинах при полетах в космос.
Разработка и применение модернизированных компьютерных технологий в космической медицине.
Внедрение космической телемедицины и биотехнологии. Использование методов этих наук.
Решение медицинских и биологических проблем для комфортных полетов космонавтов на Марс и другие планеты.
Синтез фармакологических средств, которые позволят решить проблему оснащенности кислородом в космосе.

Развитые, усовершенствованные и комплексные в применении методы медико-биологических исследований обязательно позволят решить все поставленные задачи и существующие проблемы. Однако когда это будет — вопрос сложный и довольно непредсказуемый.

Следует отметить, что решением всех этих вопросов занимаются не только ученые России, но и ученый совет всех стран мира. И это большой плюс. Ведь совместные исследования и поиски дадут несоизмеримо больший и быстрый положительный результат. Тесное мировое сотрудничество в решении космических проблем — залог успеха в освоении внепланетного пространства.

Современные достижения

Таких достижений немало. Ведь ежедневно проводится интенсивная работа, тщательная и кропотливая, которая позволяет находить все новые и новые материалы, делать выводы и формулировать гипотезы.

Одним из главнейших открытий XXI века в космологии стало обнаружение воды на Марсе. Это сразу же дало повод к рождению десятков гипотез о наличии или отсутствии жизни на планете, о возможности переселения землян на Марс и так далее.

Еще одним открытием стало то, что учеными были определены возрастные рамки, в пределах которых человек максимально комфортно и без тяжелых последствий может находиться в космосе. Данный возраст начинается от 45 лет и заканчивается примерно 55-60 годами. Молодые люди, отправляющиеся в космос, чрезвычайно сильно страдают психологически и физиологически по возвращении на Землю, тяжело адаптируются и перестраиваются.

Была обнаружена вода и на Луне (2009 г.). Также на спутнике Земли были найдены ртуть и большое количество серебра.

Методы биологических исследований, а также инженерно-физические показатели позволяют с уверенностью сделать вывод о безвредности (по крайней мере, не большей вредности, чем на Земле) воздействия ионной радиации и облучения в космосе.

Научные исследования доказали, что длительное пребывание в космосе не налагает отпечаток на состояние физического здоровья космонавтов. Однако проблемы остаются в психологическом плане.

Были проведены исследования, доказывающие, что высшие растения по-разному реагируют на нахождение в космических просторах. Семена одних растений при исследовании не проявили никаких генетических изменений. Другие же, наоборот, показали явные деформации на молекулярном уровне.

Опыты, проведенные на клетках и тканях живых организмов (млекопитающих) доказали, что космос не влияет на нормальное состояние и функционирование данных органов.

Различные виды медицинских исследований (томография, МРТ, анализы крови и мочи, кардиограмма, компьютерная томография и так далее) позволили сделать вывод о том, что физиологические, биохимические, морфологические характеристики клеток человека остаются неизменными при пребывании в космосе до 86 дней.

В лабораторных условиях была воссоздана искусственная система, позволяющая максимально приблизиться к состоянию невесомости и таким образом изучить все аспекты влияния этого состояния на организм. Это позволило, в свою очередь, разработать ряд профилактических мер по предотвращению воздействия этого фактора при полете человека в невесомости.

Результатами экзобиологии стали данные, свидетельствующие о наличии органических систем вне биосферы Земли. Пока стало возможным только теоретическое формулирование этих предположений, однако в скором времени ученые планируют добыть и практические доказательства.

Благодаря исследованиям биологов, физиков, медиков, экологов и химиков были выявлены глубокие механизмы воздействия людей на биосферу. Добиться этого стало возможным путем создания искусственных экосистем вне планеты и оказания на них такого же влияния, как и на Земле.

Это не все достижения космической биологии, космологии и медицины на сегодняшний день, а только основные. Существует большой потенциал, реализация которого и есть задача перечисленных наук на будущее.

Жизнь в космосе

По современным представлениям жизнь в космосе может существовать, так как последние открытия подтверждают наличие на некоторых планетах подходящих условий для возникновения и развития жизни. Однако мнения ученых в этом вопросе делятся на две категории:

жизни нет нигде, кроме Земли, никогда не было и не будет;
жизнь есть в необъятных просторах космического пространства, но люди еще не обнаружили ее.

Какая из гипотез верная — решать каждому лично. Доказательств и опровержений и для одной, и для другой достаточно.

Биология Биология как наука

«Великая книга природы открыта перед всеми, и в этой великой книге до сих пор… прочтены только первые страницы», — так писал о биологии русский публицист, литературный критик XIX в. Дмитрий Иванович Писарев.

Дипломат, политик, учёный, изобретатель XVIII в. Бенджамин Франклин вопрошал к ученому миру: «Каким образом образовалась Земля, на которой я живу? Является ли она единственной населенной планетой? Откуда я происхожу? Где я нахожусь? Какова природа того, что я вижу? Какова природа всех этих блестящих фантомов, зрелище которых меня прельщает? Всего этого никогда не будут знать величайшие гении; они будут с философским видом молоть вздор, как это делал и я».

Исследование природы началось на ранних этапах развития человечества. Из литературных трудов египтян, индийцев и китайцев известно, что уже в древние времена люди многое знали о природе и применяли эти знания в жизни. В XIV в. до н. э. в Месопотамии были созданы клинописные таблички, в которых рассказывалось о растениях и животных. В рукописных книгах Вавилона описываются способы обработки земли, собраны признаки культурных растений и их вредителей. Первой биологической энциклопедией принято считать труд римского ученого Плиния Старшего. В I в. до н. э. он написал 37 томов «Естественной истории», в которой изложил многочисленные сведения о живой природе.

Можно ли это событие считать рождением биологии как науки? Наверное, да. Однако термин «биология» впервые появился в 1797 г. Немецкий профессор Т. Руз предложил называть науку биологией от слов «био» (жизнь) и «логос» (наука). Общепринятым термин стал в 1802 г., после того как его стал употреблять в своих работах французский натуралист Жан Батист Ламарк. Именно 1802 г. и считается годом рождения биологии как науки.

Современная биология представляет собой комплексную науку. Она состоит из ряда самостоятельных дисциплин со своими объектами исследования.

Большой раздел биологии — ботаника, наука о растениях. Строение, особенности роста и биологическое значение грибов изучает микология. Разнообразие мхов описывает бриология. Ископаемые останки древних растений исследует палеоботаника.

Раздел биологии, который изучает животных, их многообразие, строение и образ жизни, называется зоологией. Зоология изучает разных животных, в том числе простейших, насекомых, рыб, птиц и млекопитающих. Отдельные особенности животных изучают в специальных разделах зоологии: морфологии, палеонтологии, этологии. Организм человека — объект исследования анатомии, физиологии, гигиены.

Анатомия изучает форму и строение человеческого организма. Физиология исследует функциональные явления, которые тесно связаны со структурой организма, а также раскрывает законы жизнедеятельности живого организма.

Гигиена как раздел биологии определяет влияние окружающей среды на здоровье человека, его работоспособность, и разрабатывает оптимальные требования к условиям жизни и труда. Гигиенические нормативы, необходимые для сохранения здоровья человека, создаются на основе знаний анатомии и физиологии.

Для выявления и объяснения общих биологических законов, эволюционных явлений, закономерностей существует раздел общей биологии. Общая биология изучает все аспекты жизни, классифицирует и описывает царства живой природы, изучает происхождение видов и взаимодействие их между собой и с окружающей средой. Биологи разработали и собрали сведения об основных закономерностях живой природы на молекулярном, клеточном, организменном, видовом и биосферном уровнях. Вклад в общую биологию в разное время внесли Клавдий Гален, Гиппократ, Карл Линней, Чарльз Дарвин, Александр Опарин и многие другие ученые. Благодаря их экспериментам, открытиям появилась фундаментальная биологическая наука.

Биология в последнее время развивалась быстрыми темпами и взаимодействовала с различными естественными науками. В результате сформировались современные разделы биологии: биофизика, биохимия, биотехнология, бионика, экология, генетика.

Современная биология — одна из важнейших для человечества естественных наук.

В наше время перед человечеством остро встают такие проблемы, как охрана здоровья, обеспечение продовольствием, сохранение разнообразия организмов на планете и охрана окружающей среды. Биология тесно взаимодействует с разными отраслями народного хозяйства.

Бесценна роль биологии в медицине. Именно с помощью биологии были найдены способы лечения бактериальных и быстро распространяющихся вирусных заболеваний. Благодаря героизму медиков-биологов исчезли очаги страшных эпидемий: чумы, холеры, брюшного тифа, сибирской язвы, оспы и других не менее опасных для человека заболеваний.

Огромных успехов добилась генетика — наука о наследственности и изменчивости живых организмов. Современная генетика стала теоретической основой для выведения новых сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов. Теоретические знания по генетике необходимы в области диагностики и лечения наследственных болезней человека. Человечеству еще предстоит решить проблемы раковых и генетических заболеваний, не допустить появления новых опасных болезней.

Загрязнение окружающей среды при производственной деятельности человека переводит роль биологии на новую ступень.

Каждый год на Земле возникают катастрофы, которые влияют на жизнь отдельного человека и целых государств. Благополучие людей возможно только при решении проблем окружающей среды, защиты и охраны природы, при сохранении биосферы. Каждый современный человек должен быть биологически грамотным и понимать, к каким необратимым последствиям могут привести изменения окружающей среды.

Биологические знания необходимы и при решении продовольственной задачи.

Современная биология предлагает пути увеличения продовольствия за счёт повышения плодородности земель, достижений генетики и селекции.

В XX в. в биологии сформировалось новое направление — бионика. Бионика объединяет интересы биологии и техники. Целью новой науки является решение инженерных и технических задач на основе изучения структуры и жизнедеятельности живых организмов. В свое время результатом совместной деятельности биологов и инженеров стал эхолокатор. Однако оказалось, что природный эхолокатор летучих мышей, возникший за миллионы лет до появления человека на Земле, гораздо совершеннее. Это послужило стимулом к сознательному поиску в живой природе решения многих инженерно-технических задач. Познание законов функционирования живых организмов позволяет использовать их для практических целей человека.

Основные области практического применения биологических знаний разнообразны. Назовем некоторые из них.

Фармакология — область использования различных биологических веществ в качестве лекарственных препаратов.

В психологии и социологии биология является научной теоретической базой.

В настоящее время развивается космическая биология. Это отрасль биологии, которая изучает особенности существования живых организмов во внеземных условиях, воздействие на них космических факторов, а также возможность существования жизни на других планетах.

Космическая биология разрабатывает методы исследования и средства обеспечения жизнедеятельности человека и животных в условиях космического полета, когда на живой организм могут одновременно воздействовать различные факторы.

Биология как наука важна не только для ученых и специалистов, но и для каждого человека. Биологическая культура — это уровень восприятия людьми природы, окружающего мира и оценка своего положения во Вселенной.

Биологические науки | Биология как наука и методы научного познания | Теория

Биологические науки

Биология (от греческих слов βίος — жизнь и λόγος — наука) — совокупность наук о живой природе. Биология изучает все проявления жизни, строение и функции живых существ и их сообществ, распространение, происхождение и развитие живых организмов, связи их друг с другом и с неживой природой.

История биологии

Биология берет свое начало в глубокой древности. Описания животных и растений, сведения об анатомии и физиологии человека и животных были необходимы для практической деятельности людей. Одними из первых попытки осмыслить и привести в систему явления жизни, обобщить накопленные биологические знания и представления сделали древнегреческие, а позже древнеримские ученые и врачи Гиппократ, Аристотель, Гален и другие. Эти воззрения, развитые учеными эпохи Возрождения, положили начало современным ботанике и зоологии, анатомии и физиологии и другим биологическим наукам.

В XVI—XVII вв. в научных исследованиях наряду с наблюдением и описанием стал широко применяться эксперимент. В это время блестящих успехов достигает анатомия. В трудах известных ученых XVI в. А. Везалия и М. Сервета были заложены основы представлений о строении кровеносной системы животных. Это подготовило великое открытие XVII в. — учение о кровообращении, созданное англичанином У. Гарвеем (1628). Через несколько десятилетий итальянец М. Мальпиги открыл при помощи микроскопа капилляры, что позволило понять путь крови от артерий к венам.

Создание микроскопа расширило возможности изучения живых существ. Открытия следовали одно за другим. Английский физик Р. Гук открывает клеточное строение растений, а голландец А. Левенгук — одноклеточных животных и микроорганизмы.

В XVIII в. было накоплено уже много знаний о живой природе. Назрела необходимость классифицировать все живые организмы, привести их в систему. В это время закладываются основы науки систематики. Важнейшим достижением в этой области была «Система природы» шведского ученого К. Линнея (1735).

Дальнейшее развитие получила физиология — наука о жизнедеятельности организмов, их отдельных систем, органов и тканей и процессах, протекающих в организме.

Англичанин Дж. Пристли показал в опытах на растениях, что они выделяют кислород (1771—1778). Позже швейцарский ученый Ж. Сенебье установил, что растения под действием солнечного света усваивают углекислый газ и выделяют кислород (1782). Это были первые шаги на пути исследования центральной роли растений в преобразовании веществ и энергии в биосфере Земли, первый шаг в новой науке — физиологии растений.

А. Лавуазье и другие французские ученые выяснили роль кислорода в дыхании животных и образовании животного тепла (1787—1790). В конце XVIII в. итальянский физик Л. Гальвани открыл «животное электричество», что привело в дальнейшем к развитию электрофизиологии. В это же время итальянский биолог Л. Спалланцани провел точные опыты, опровергавшие возможность самозарождения организмов.

На рубеже XIX века возникла палеонтология, изучающая ископаемые остатки животных и растений — свидетельства последовательного изменения — эволюции форм жизни в истории Земли. Основоположником ее был французский ученый Ж. Кювье.

Большое развитие получила эмбриология — наука о зародышевом развитии организма. Еще в XVII в. У. Гарвей сформулировал положение: «Все живое из яйца». Однако лишь в XIX в. эмбриология стала самостоятельной наукой. Особая заслуга в этом принадлежит ученому-естествоиспытателю К. М. Бэру, открывшему яйцо млекопитающих и обнаружившему общность плана строения зародышей животных разных классов.

В результате достижений биологических наук в первой половине XIX в. широко распространилась идея родства живых организмов, их происхождения в ходе эволюции. Первую целостную концепцию эволюции — происхождения видов животных и растений в результате их постепенного изменения от поколения к поколению — предложил Ж. Б. Ламарк.

Крупнейшим научным событием века стало эволюционное учение Ч. Дарвина (1859). Теория Дарвина оказала огромное влияние на все дальнейшее развитие биологии. Распространение эволюционной теории на представления о происхождении человека привело к созданию новой отрасли биологии — антропологии. На основе эволюционной теории немецкие ученые Ф. Мюллер и Э. Геккель сформулировали биогенетический закон.

Еще одно выдающееся достижение биологии XIX в. — создание немецким ученым Т. Шванном клеточной теории, доказавшей, что все живые организмы состоят из клеток. Тем самым была установлена общность не только макроскопического (анатомического), но и микроскопического строения живых существ. Так возникла еще одна биологическая наука — цитология (наука о клетках) и как следствие ее — учение о строении тканей и органов — гистология.

В результате открытий французского ученого Л. Пастера (микроорганизмы являются причиной спиртового брожения и вызывают многие болезни) самостоятельной биологической дисциплиной стала микробиология. Исследование микробной природы холеры птиц и бешенства млекопитающих привело Пастера к созданию иммунологии как самостоятельной биологической науки. Существенный вклад в ее развитие внес в конце XIX в. русский ученый И. И. Мечников.

Во второй половине XIX в. многие ученые пытались умозрительно решить загадку наследственности, раскрыть ее механизм. Но только Г. Менделю удалось установить на опыте закономерности наследственности (1865). Так были заложены основы генетики, ставшей самостоятельной наукой уже в XX в.

Важнейшее значение имело открытие вирусов русским ученым Д. И. Ивановским (1892).

В конце XIX в. большие успехи сделаны в биохимии. Швейцарский врач Ф. Мишер открыл нуклеиновые кислоты(1869), выполняющие, как было установлено в дальнейшем, функции хранения и передачи генетической информации. К началу XX в. было выяснено, что белки состоят из аминокислот, соединенных друг с другом, как показал немецкий ученый Э. Фишер, пептидными связями.

Физиология в XIX в. развивается в разных странах мира. Особенно существенными были работы французского физиолога К. Бернара, создавшего учение о постоянстве внутренней среды организма — гомеостазе. В Германии прогресс физиологии связан с именами И. Мюллера, Г. Гельмгольца, Э. Дюбуа-Реймона. Гельмгольц развил физиологию органов чувств, Дюбуа-Реймон стал основоположником изучения электрических явлений в физиологических процессах. Выдающийся вклад в развитие физиологии в конце XIX — начале XX в. внесли русские ученые: И. М. Сеченов, Н. Е. Введенский, И. П. Павлов, К. А. Тимирязев.

В XX в. развиваются новые биологические дисциплины и исследования в «классических» отраслях биологии. Особенно бурно развиваются генетика, цитология, физиология животных и растений, биохимия, эмбриология, эволюционное учение, учение о биосфере, а также микробиология, вирусология, паразитология и многие другие отрасли биологии.

Генетика сформировалась как самостоятельная биологическая наука, изучающая наследственность и изменчивость живых организмов. Американский ученый Т. Морган, исследуя гигантские хромосомы мухи дрозофилы, пришел к выводу, что гены находятся в клеточных ядрах, в хромосомах. Он, а также другие ученые разработали хромосомную теорию наследственности. Тем самым генетика в значительной мере объединилась с цитологией (цитогенетика) и стал понятен биологический смысл митоза и мейоза.

С начала нашего века началось быстрое развитие биохимических исследований во многих странах мира. Основное внимание было уделено путям превращения веществ и энергии во внутриклеточных процессах. Было установлено, что эти процессы в принципе одинаковы у всех живых существ — от бактерий до человека. Универсальным посредником в превращении энергии в клетке оказалась аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). Советский ученый В. А. Энгельгардт открыл процесс образования АТФ при поглощении клетками кислорода.

Еще на рубеже XIX и XX вв. профессор Московского университета А. А. Колли поставил вопрос о молекулярном механизме передачи признаков по наследству. Ответ на вопрос дал в 1927 г. советский ученый Н. К. Кольцов, выдвинув матричный принцип кодирования генетической информации (Транскрипция, Трансляция).

Матричный принцип кодирования был разработан советским ученым Н. В. Тимофеевым-Ресовским и американским ученым М. Дельбрюком.

В 1953 г. американец Дж. Уотсон и англичанин Ф. Крик использовали этот принцип при анализе молекулярной структуры и биологических функций дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Так на основе биохимии, генетики и биофизики возникла самостоятельная наука — молекулярная биология.

В 1919 г. в Москве был основан первый в мире Институт биофизики. Эта наука исследует физические механизмы преобразования энергии и информации в биологических системах.

Значительных успехов добились науки, изучающие индивидуальное развитие организмов — Онтогенез. Были разработаны, в частности, методы искусственного партеногенеза.

В первой половине XX в. советский ученый В. И. Вернадский создал учение о биосфере Земли. В это же время В. Н. Сукачев заложил основы представлений о биогеоценозах.

Изучение взаимодействия отдельных особей и их совокупностей с окружающей средой привело к формированию экологии — науки о закономерностях взаимоотношений организмов со средой обитания (термин «экология» предложил в 1866 г. немецкий ученый Э. Геккель).

Самостоятельной биологической наукой стала этология, изучающая поведение животных.

В XX в. получила дальнейшее развитие теория биологической эволюции. Благодаря развитию палеонтологии и сравнительной анатомии было выяснено происхождение большинства крупных групп органического мира, вскрыты морфологические закономерности эволюции (советский ученый А. Н. Северцов). Огромное значение для развития эволюционной теории имел синтез генетики и дарвинизма (работы советского ученого С. С. Четверикова, английских ученых С. Райта, Р. Фишера, Дж. Б. С. Холдейна), приведший к созданию современного эволюционного учения.

Советский ученый Н. И. Вавилов на основании достижений эволюционной теории и генетики и в результате собственных многолетних исследований создал теорию центров происхождения культурных растений. А. И. Опарин распространил эволюционные представления на «предбиологический» период существования Земли и выдвинул теорию происхождения жизни.

С выходом человека в космическое пространство появилась новая наука — космическая биология. Основная задача ее — жизнеобеспечение людей в условиях космического полета, создание искусственных замкнутых биоценозов на космических кораблях и станциях, поиск возможных проявлений жизни на других планетах, а также подходящих условий для ее существования.

В 70-е гг. возникла новая отрасль молекулярной биологии — генная инженерия, задача которой — активная и целенаправленная перестройка генов живых существ, их конструирование, т. е. управление наследственностью. В результате этих работ стало возможным введение генов, взятых из одних организмов или даже искусственно синтезированных, в клетки других организмов (например, введение гена, кодирующего синтез инсулина у животных, в клетки бактерий). Стала возможной гибридизация клеток разных видов — клеточная инженерия. Разработаны методы, позволяющие выращивать организмы из отдельных клеток и тканей. Это открывает огромные перспективы в размножении копий — клонов ценных индивидуумов.

Все эти достижения имеют чрезвычайно важное практическое значение — они стали основой новой отрасли производства — биотехнологии. Уже сейчас осуществляется биосинтез лекарств, гормонов, витаминов, антибиотиков в промышленных масштабах. А в будущем таким путем мы сможем получить основные компоненты пищи — углеводы, белки, липиды. Использование солнечной энергии по принципу фотосинтеза растений в биоинженерных системах разрешит проблему обеспечения энергией основных потребностей людей.

Биологические дисциплины

Большинство биологических наук является дисциплинами с более узкой специализацией. Традиционно они группируются по типам исследуемых организмов:

· ботаника изучает растения, водоросли, грибы и грибоподобные организмы,

· зоология — животных и протистов,

· микробиология — микроорганизмы и вирусы.

Области внутри биологии далее делятся либо по масштабам исследования, либо по применяемым методам:

· биохимия изучает химические основы жизни,

· биофизика изучает физические основы жизни,

· молекулярная биология — сложные взаимодействия между биологическими молекулами,

· клеточная биология и цитология — основные строительные блоки многоклеточных организмов, клетки,

· гистология и анатомия — строение тканей и организма из отдельных органов и тканей,

· физиология — физические и химические функции органов и тканей,

· этология — поведение живых существ,

· экология — взаимозависимость различных организмов и их среды,

· генетика — закономерности наследственности и изменчивости,

· биология развития — развитие организма в онтогенезе,

· палеобиология и эволюционная биология — зарождение и историческое развитие живой природы.

На границах со смежными науками возникают: биомедицина, биофизика (изучение живых объектов физическими методами), биометрия и т. д. В связи с практическими потребностями человека возникают такие направления, как космическая биология, социобиология, физиология труда, бионика.

Биология — это наука, которая изучает. Что изучает биология как наука

Биология это наука изучающая

С самого начала нашего существования мы постоянно видим вокруг себя проявления жизни. Маленькие дети учатся ходить и разговаривать, называя различных животных, насекомых, наблюдая за ними в природе. Становясь старше, каждый ребенок начинает понимать, что вокруг него огромный и очень богатый живыми существами мир. Ведь и растения, и животные, и насекомые, и грибы — все это живое. Познавая этот удивительный мир, мы становимся мудрее, взрослее и учимся быть ответственными.

Еще позже, когда дети идут в школу, они узнают, что биология — это наука, которая изучает все эти организмы, их жизнь, взаимодействие между собой и с окружающей средой. А также эта наука изучает то влияние, которое оказывают человек и живая природа друг на друга.

Этимология слова «биология»

Интересно, что корнями термин «биология» уходит к древним индоеврейским народам, у которых слово «leg» означало «собирать», «подбирать». Позже, претерпев множество преобразований, термин приобрел более близкое к настоящему звучание. Древние греки пользовались словом «bios», который означал «жизнь», и словом «logos», переводящимся как «учение». Несложно, совместив два понятия, получить практически определение термина «биология». Это наука, которая изучает жизнь, если говорить в общем и поверхностно. На самом деле понятие очень масштабно, а сама наука крайне увлекательна.

Что такое биология и что она изучает?

Вся наша планета состоит из нескольких оболочек. Одной из них является биосфера. В свою очередь, биосфера состоит из биомассы, а биомасса представлена всей совокупностью живых существ на планете, независимо от размеров и среды обитания. Так вот, именно биомасса и является объектом изучения биологии. Но так как она чрезвычайно разнообразно по количеству особей, по способам их взаимодействия между собой и по другим признакам, появилась необходимость в разделении биологии на отделы. А со временем они переросли в целые самостоятельные науки.

Какие науки изучает биология? Попробуем разобраться. Основных несколько, и все они имеют в жизни людей большое значение. Биология охватывает все стороны жизни живых существ, как внешние, так и внутренние. Поэтому наук, отпочковавшихся от нее, так много.

Молекулярная биология

Это наука, изучающая важнейшие процессы синтеза белка, механизмы хранения и передачи наследственной информации, генетический код и его структуру. Объектами изучения молекулярной биологии являются все живые системы, в которых хранятся белок, нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК). К таким системам можно отнести прокариот, эукариот и вирусы.

Современное состояние молекулярной биологии находится на уровне интенсивного развития. Уже получено множество сведений о строении белковых молекул, их свойствах и функциях, выполняемых в биомассе. Расшифрованы процессы транскрипции и трансляции, репликации молекулы ДНК, расшифрован генетический код. Но на этом современная молекулярная биология даже не думает останавливаться. Ведь, как оказалось, белковое многообразие настолько велико, что его хватит для тщательного анализа и лабораторного изучения еще на много лет вперед.

Микробиология

Занимается изучением самых мельчайших живых систем, не видимых невооруженным глазом (бактерии, вирусы, микрогрибы, микроводоросли, археи). Благодаря достижениям и трудам многих великих ученых данная наука сумела шагнуть далеко вперед.

Сегодня посевы бактериальной среды на специальных твердых питательных средах не являются чем-то уникальным. Получить чистую культуру бактерий — значит получить доступ к управлению ими. Естественно, это имеет огромное значение для медицины и фармацевтики. Это шанс найти способ избавления от вредоносных микроорганизмов.

Именно поэтому продукты микробиологических исследований пользуются такой популярностью в:

Биотехнология

Молодая наука, давшая начало еще более молодым и прогрессивным — генной и клеточной инженерии. Изучает и разрабатывает методики культивирования чистых культур, а также создание технологий in viva и in vitro, позволяющих использовать бактерии в качестве полезных человеку источников энергии, пищи, помощников в сельском хозяйстве и других промышленных отраслях.

Эта наука тесно взаимосвязана с микробиологией, они являются практически родственными. Поэтому результаты работы биотехнологов — это важные аспекты, учитывающиеся при производстве лекарств, различных сельскохозяйственных препаратов. Кроме того, биотехнология дает ответ на вопросы, касающиеся устойчивости растений к паразитам, условиям окружающей среды.

Генная и клеточная инженерия, в свою очередь, тоже дают понять, что изучает биология как наука. Они также базируются на живых системах, однако их задачей является уже конкретно практическая направленность на результат, заведомо полезный человеку.

Методы встраивания в клетку посторонних генов, несущих заранее спланированную инженерами информацию, позволяют получать необходимые продукты более высокого качества и в гораздо большем количестве (например, если речь идет о растениях, то разработки генной инженерии позволяют получать по два-три урожая за сезон).

Генетика

Обширный и чрезвычайно важный раздел биологической науки, изучающий механизмы наследования признаков, суть изменчивости, наследственности, закономерности распределения и передачи генов от родителей к потомству, а также выявление хромосомных мутаций и последствий их влияния на организмы живых существ.

Генетика охватывает все разнообразие живых систем, начиная от насекомых и заканчивая растениями и животными. Она не касается только вирусов и бактерий, так как это объекты изучения уже другого раздела биологии.

Космическая биология

Свое начало она берет с 1930-х годов. Очень много ученых США, Франции, СССР, а в настоящем и России вложили свой многолетний труд в развитие этой интересной, загадочной, совсем еще молодой, но очень перспективной науки.

Главной задачей космической биологии является установление различий в функционировании живых биологических систем на Земле и в условиях совершенно противоположных — космоса. Таким образом, космическая биология — это наука, изучающая поведение, внутренние изменения, физиологию и морфологию живых существ в измененных условиях внешней среды — в космическом пространстве.

Основные факторы, отличающие условия космоса от земных, следующие:

иная газовая среда; невесомость пространства; ускорение; ограниченная подвижность; вибрация; вакуум; радиация; измененное магнитное поле.

Космическая биология рассматривает, каким же образом все эти факторы сказываются на живых существах, выросших в земных условиях, и возможна ли жизнь землян на других планетах.

Космическая биология — наука комплексная, поэтому состоит из нескольких частей:

Космическая физиология. Экобиология. Экзофизиология. Космическая медицина.

Общая биология, эмбриология

Наука, изучающая уровни организации всего живого и поэтапное происхождение и становление каждого живого существа — это общая биология. В данную науку входят следующие подразделы:

эволюционное учение; антропология; палеонтология.

Общая биология — это наука о жизни всего живого, его становлении и развитии в течение миллионов лет, о происхождении человека, становлении его в социуме и развитии как биологической единицы.

Основной курс общей биологии изучается в рамках школьной программы старших классов.

Как раздел общей биологии выделяется эмбриология. Она занимается изучением поэтапного внутриутробного формирования каждого живого существа. Также именно исследования эмбриологов доказали сходство и единство всех живых существ на планете.

Цитология, гистология, органология

Цитология (другое название — клеточная биология) — наука, изучающая животную, растительную, бактериальную клетку, вирусы и клетки грибов, строение, жизнедеятельность и функции любых живых клеток, процессы жизнедеятельности в них.

Любые клетки в многоклеточных эукариотических системах складываются в ткани. И это уже объект изучения другого раздела обширной биологической науки — гистологии. Растительные и животные ткани, их формирование, взаимозаменяемость, функции и прочее — объект изучения гистологов.

Что в растениях, что в животных ткани образуют органы. То, как происходит этот процесс, на чем основывается и какими физиологическими, морфологическими и биохимическими процессами сопровождается, изучает наука органология.

Все вместе они являются составными частями общего единого целого. Их объединяет биология. Это наука, которая изучает буквально все. Масштабами и охватом изучаемых объектов она просто поражает воображение.

Зоология, ботаника, анатомия

Школьный курс биологии подразумевает изучение основ таких наук, как зоология, ботаника и анатомия. И это естественно. Ведь вся биология базируется именно на этих основных разделах.

Зоология изучает разнообразие, строение и поведение животных, всех представителей животного мира, начиная от одноклеточных и заканчивая млекопитающими.

Ботаника изучает все многообразие растительных организмов, их сообщества, физиологию и внешние признаки, а также распространение и происхождение.

Анатомия — наука, базирующаяся на изучении внутреннего строения всего живого, независимо от принадлежности к тому или иному царству природы.

Совокупность этих разделов и есть биология. Это наука, которая изучает все стороны биомассы планеты. Интересно, не правда ли?

Таким образом, несложно сделать вывод о чрезвычайном многообразии знаний, которые дает нам биология как наука. Роль биологии в жизни современного человека бесконечно велика и значима, что доказывается обширностью и комплексностью входящих в нее наук.

Этимология слова «биология»

Космическая медицина.

Fb. ru

09.10.2019 14:30:33

2019-10-09 14:30:33

Источники:

Https://fb. ru/article/162626/biologiya—eto-nauka-kotoraya-izuchaet-chto-izuchaet-biologiya-kak-nauka

Биология — наука о жизни » /> » /> .keyword { color: red; }

Биология это наука изучающая

Биология — это наука, изучающая живые организмы. Она раскрывает закономерности жизни и ее развития как особого явления природы.

Среди других наук биология является фундаментальной дисциплиной, относится к ведущим разделам естествознания.

Термин «биология» состоит из двух греческих слов: «биос» – жизнь, «логос» – учение, наука, понятие.

Впервые был употреблен для обозначения науки о жизни в начале XIX. Это сделали независимо друг от друга Ж.-Б. Ламарк и Г. Тревиранус, Ф. Бурдах. В это время биология обособляется из естественных наук.

Биология изучает жизнь во всех ее проявлениях. Предметом биологии являются строение, физиология, поведение, индивидуальное и историческое развитие организмов, их взаимосвязь между собой и окружающей средой. Поэтому биология представляет собой систему, или комплекс, наук, во многом взаимосвязанных. Различные биологические науки возникали на протяжении истории развития науки в следствии обособления различных областей изучения живой природы.

В качестве крупных разделов биологии выделяют зоологию, ботанику, микробиологию, вирусологию и др. как науки, изучающие различные по ключевым моментам строения и жизнедеятельности группы живых организмов. С другой стороны, изучение общих закономерностей живых организмов привело к появлению таких наук как генетика, цитология, молекулярная биология, эмбриология и др. Изучение строения, функциональности, поведения живых существ, их взаимоотношений и исторического развития породило морфологию, физиологию, этологию, экологию, эволюционное учение.

Общая биология изучает наиболее универсальные свойства, закономерности развития и существования живых организмов и экосистем.

Таким образом, Биология — это система наук.

Бурное развитие в биологии наблюдалось во второй половине XX века. Это в первую очередь было связано с открытиями в области молекулярной биологии.

Несмотря на свою богатую историю, и в настоящее время в биологических науках продолжают совершаться открытия, ведутся дискуссии, пересматриваются многие концепции.

В биологии особое внимание уделяется клетке (так как она является основной структурно-функциональной единицей живых организмов), эволюции (так как жизнь на Земле претерпевала развитие), наследственности и изменчивости (лежащих в основе преемственности и приспособляемости жизни).

Выделяют ряд последовательных уровней организации жизни: молекулярно-генетический, клеточный, организменный, популяционно-видовой, экосистемный. На каждом из них жизнь проявляется по-своему, что изучается соответствующими биологическими науками.

Значение биологии для человека

Для человека биологические знания в первую очередь имеют следующее значение:

Человека можно рассматривать как один из результатов развития жизни на Земле. Жизнь людей все еще находится в сильной зависимости от общебиологических механизмов жизнедеятельности. Кроме того, человек влияет на природу и сам испытывает на себе ее воздействие.

Деятельность человека (развитие промышленности и сельского хозяйства), рост народонаселения стали причиной экологических проблем на планете. Происходит загрязнение окружающей среды, разрушение природных сообществ.

Для разрешения экологических проблем необходимо понимание биологических закономерностей.

Кроме того, многие разделы биологии имеют значение для здоровья человека (медицинское значение). Здоровье людей находится в зависимости от наследственности, среды жизни и образа жизни. С этой точки зрения наиболее важны такие разделы биологии как наследственность и изменчивость, индивидуальное развитие, экология, учения о биосфере и ноосфере.

Биология решает задачи обеспечения людей продуктами питания, лекарствами. Биологические знания лежат в основе развития сельского хозяйства.

Таким образом, высокий уровень развития биологии является необходимым условием благополучия человечества.

Значение биологии для человека.

Biology. su

13.03.2020 7:27:54

2020-03-13 07:27:54

Источники:

Https://biology. su/biology/biology#:~:text=%D0%91%D0%B8%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D1%8F%20%D0%91%D0%B8%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D1%8F%20%E2%80%94%20%D1%8D%D1%82%D0%BE%20%D0%BD%D0%B0%D1%83%D0%BA%D0%B0%2C%20%D0%B8%D0%B7%D1%83%D1%87%D0%B0%D1%8E%D1%89%D0%B0%D1%8F%20%D0%B6%D0%B8%D0%B2%D1%8B%D0%B5%20%D0%BE%D1%80%D0%B3%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B7%D0%BC%D1%8B.,%D0%B6%D0%B8%D0%B7%D0%BD%D0%B8%20%D0%B8%20%D0%B5%D0%B5%20%D1%80%D0%B0%D0%B7%D0%B2%D0%B8%D1%82%D0%B8%D1%8F%20%D0%BA%D0%B0%D0%BA%20%D0%BE%D1%81%D0%BE%D0%B1%D0%BE%D0%B3%D0%BE%20%D1%8F%D0%B2%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F%20%D0%BF%D1%80%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%B4%D1%8B.

Биология — наука о жизни » /> » /> .keyword { color: red; }

Биология это наука изучающая

Термин «биология» состоит из двух греческих слов: «биос» – жизнь, «логос» – учение, наука, понятие.

Таким образом, Биология — это система наук.

Значение биологии для человека

Для человека биологические знания в первую очередь имеют следующее значение:

Для разрешения экологических проблем необходимо понимание биологических закономерностей.

Таким образом, высокий уровень развития биологии является необходимым условием благополучия человечества.

В это время биология обособляется из естественных наук.

Biology. su

16.10.2017 5:22:19

2017-10-16 05:22:19

Источники:

Https://biology. su/biology/biology

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 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 базовом клеточном и молекулярном 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, растущие на металлических поверхностях космических аппаратов, 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 загрязнения 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 воздействие 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?
Каково влияние космического полета на микробные сообщества, поскольку они взаимодействуют с другими организмами, вызывая такие процессы, как симбиозы, биодеградация, фиксация азота и т. д.
Какие механизмы вызывают такие изменения, как изменение вирулентности или изменение лекарственной устойчивости, наблюдаемые у некоторых организмов во время космического полета?

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 насладиться 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 космической биологией 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 требует много энергии 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, которое мы потребляем, тип необходимого нам медицинского обслуживания 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 грибки. 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. Я бы сказал, что мое внимание будет сосредоточено на земных приложениях и биотехнологиях двойного назначения. Космические биотехнологии часто связаны с устойчивостью или здоровьем человека, поэтому они принесут огромную пользу Новой Зеландии и обществу в целом. Есть много способов, которыми я могу способствовать здоровому развитию космических биотехнологий. Для этого мне нужно будет наладить более глубокие отношения с промышленностью и правительством.

Filling Space — это социальное предприятие, которое демократизирует взаимодействие с космосом. Мы общаемся с людьми, занимающимися пространством интересными способами. Затем мы поделимся с вами их взглядами.

Эта статья была впервые опубликована на сайте Filling Space.

Почему вы изучаете космическую биологию?

растений | Карьера в науке о растениях в космической биологии

Карьера в науке о растениях в космической биологии

Записано в четверг, 9 апреля 2020 г.

Об этом вебинаре

Карьера в науке о растениях в космической программе. Действительно?

Для многих биологов растений концепция работы в НАСА или участия в исследовании космоса может оказаться довольно неожиданной. Тем не менее, возможности карьерного роста в космической биологии расширяются, и эти рабочие места могут быть захватывающими местами, где биологи могут проводить исследования и расширять знания о растениях. На этом вебинаре у вас будет возможность услышать мнение ученых, сделавших карьеру в области космической биологии, и задать им вопросы об их путешествиях.

В качестве участника На этом вебинаре вы:

Познакомитесь с шестью людьми, работающими в области космической биологии, каждый из которых выбрал свой карьерный путь; определить различные механизмы, посредством которых карьера развивает свой характер
Получите признание космической биологии как интересной и эффективной карьеры
Получить представление о видах исследований в области биологии растений, в которых заинтересованы НАСА и программы космических исследований
Повысьте свое понимание роли растений в жизнеобеспечении внеземных исследований

Этот веб-семинар находится в свободном доступе благодаря поддержке Американского общества биологов растений. Присоединяйся сегодня.

УЧАСТНИКИ

Анна-Лиза Пол, доктор философии Университет Флориды. Экспериментальное наследие Пола — это изучение экспрессии генов растений в ответ на изменение окружающей среды с упором на космические полеты и планетарные аналоговые среды обитания. Она и ее коллега Роберт Ферл запустили и проанализировали десять космических экспериментов, в которых в первую очередь изучалось влияние условий космического полета на паттерны экспрессии генов и передачи сигналов в модельном растении.0137 Arabidopsis thaliana . Наземные исследования по аналогии исследования планет включают работы на исследовательских станциях в Антарктиде (Neumayer III) и в высоких канадских широтах в Арктике (Haughton Mars Project). Ее текущие исследования сосредоточены на оценке эпигенетических реакций арабидопсиса на условия космического полета и на использовании суборбитальных ракет-носителей для изучения влияния перехода в космос на аспекты передачи гравитационного сигнала. Пол работал в сообществе космических исследований в качестве президента Американского общества гравитационных и космических исследований, главного редактора журнала Gravitational and Space Research, члена Постоянного наблюдательного совета МКС и члена научного совета NASA GeneLab. В настоящее время она является членом Исследовательской группы суборбитальных приложений. В 2015 году Пол был со-лауреатом премии НАСА за самую убедительную науку на Международной космической станции, а в 2019 годуона получила Почетную медаль НАСА за выдающиеся научные достижения. Она является членом Американского общества гравитационных и космических исследований.

Джоя Масса, доктор философии

Доктор Джоя Масса — ученый НАСА из Космического центра Кеннеди, занимающийся выращиванием космической продукции для Международной космической станции и будущими исследованиями. Она возглавляла научную группу по проверке оборудования для овощей на космической станции, а также возглавляет междисциплинарную группу по изучению воздействия удобрений и света на питание и вкус овощей, выращенных на овощах. Помимо Вегги, она помогает с научными потребностями в другом оборудовании космической станции и работает с внешними PI, чтобы их наука работала на станции. Она также участвует в образовательных и просветительских программах, связанных с растениями в космосе. Масса имеет степень бакалавра наук о растениях в Корнелле, докторскую степень в области биологии растений в штате Пенсильвания и постдокторские исследования в Пердью и Космическом центре Кеннеди.

Рэймонд Уилер, доктор философии

Доктор Рэй Уилер — физиолог растений и старший научный сотрудник Космического центра Кеннеди НАСА, где он возглавляет исследовательскую группу БАС. Это включает в себя исследования контролируемой среды и вертикальное земледелие с выращиванием сельскохозяйственных культур для производства продуктов питания и кислорода, удаление CO2 и очистку сточных вод. На протяжении многих лет Уилер изучал реакцию растений на гравитацию, CO2, свет, атмосферное давление и гидропонное выращивание сельскохозяйственных культур. Уилер был соисследователем нескольких космических экспериментов, в том числе первого испытания, демонстрирующего развитие клубней картофеля в космосе, и исследований с использованием камеры для выращивания растений Veggie на Международной космической станции для выращивания свежих овощей для астронавтов. Рэй является автором или соавтором более 260 научно-исследовательских работ и выступил с 30 международными приглашенными докладами. Он получил медаль НАСА за выдающиеся научные достижения, награду USDA/ARS B.Y. Моррисона как выдающегося лектора, премии основателя Американского общества гравитации и космических исследований, премии AIAA Джеффриса за аэрокосмическую медицину и исследования в области наук о жизни, а также занимал должность заместителя председателя Комиссии по наукам о жизни КОСПАР, Международного комитета по космическим исследованиям.

Говард Левин, доктор философии

Доктор Ховард Г. Левин — главный научный сотрудник исследовательского отдела МКС НАСА в Космическом центре Кеннеди (KSC). Его основные обязанности включают в себя работу в качестве научного сотрудника проекта НАСА для экспериментов в области космических полетов, проводимых из KSC, и председательство в комитете KSC по институциональному уходу и использованию животных. Его исследования MS были сосредоточены на различных аспектах аквакультуры моллюсков, а его докторская диссертация была посвящена использованию морских водорослей для мониторинга окружающей среды. После окончания учебы он был принят на работу в проект «Морская биомасса» в Университете штата Нью-Йорк в Стоуни-Брук, где он активно участвовал в полевых работах, в результате которых в конечном итоге была развернута ферма водорослей в проливе Лонг-Айленд, а также управлял тепличным хозяйством, предназначенным для выращивания морских водорослей. Позже Левин стал сотрудничать с Авраамом Д. Крикоряном на кафедре биохимии и клеточной биологии в SUNY Stony Brook и первых космических экспериментах CHROMEX, в которых использовалось подразделение НАСА по выращиванию растений во время миссий STS-29. , СТС-41 и СТС-51. Впоследствии он стал участником контракта по наукам о жизни в KSC, где он был старшим научным сотрудником и руководителем группы координаторов научных проектов. Его усилия в основном были сосредоточены на: (1) разработке процедур выращивания растений в космосе, (2) взаимодействии с внешними главными исследователями, участвующими в космических экспериментах, и (3) наставничестве студентов бакалавриата в рамках Программы обучения космонавтов и наук о жизни KSC ( СЛСТП). В 2004 году Левин был принят на работу в НАСА. Он участвовал в более чем 80 космических экспериментах в качестве PI, члена научной группы или в качестве руководителя проекта. Левин имеет большой опыт параболических полетов и более 70 публикаций, связанных с космосом, которые включают результаты исследований как растений (арабидопсис, пшеница, лен, соя, кукуруза, лилейник, гаплопапп, цератофиллум), так и животных (морские ежи, мыши), а также аппаратных средств. и усилия по разработке протокола.

Эндрю Шуергер, доктор философии

Д-р Эндрю С. Шуергер получил степень бакалавра (1979) и магистра (1981) в Университете Аризоны и степень доктора философии (1991) в Университете Флориды по изучению микробиологии и растений патология. Его исследовательские интересы тесно связаны с программами Advanced Life Support (ALS) и Astrobiology НАСА, в рамках которых он опубликовал многочисленные статьи о взаимодействии растений и патогенов в полузакрытых системах выращивания растений, выживании земных микроорганизмов в марсианских условиях и микробной экологии планеты. полеты человека на Марс. В 1997 Шуергер присоединился к корпорации Dynamac (подрядчик НАСА в Космическом центре Кеннеди, Флорида, специализирующийся на науках об окружающей среде и жизни), чтобы продолжить исследования в области дистанционного зондирования стресса растений, астробиологии Марса и проблем патологии растений БАС. В 2003 году Шуергер присоединился к кафедре патологии растений Университета Флориды в качестве доцента-исследователя, чтобы продолжить свою исследовательскую деятельность в области астробиологии Марса и БАС.

Его текущие исследования включают (1) изучение влияния марсианских условий на выживание, рост и адаптацию земных микроорганизмов; (2) исследование процессов УФ-фотолитического образования и разрушения метана на Марсе, потенциальной биосигнатурной молекулы в марсианской атмосфере; (3) разработка системы сбора пыли под названием DART (технология восстановления пыли из атмосферы) для восстановления патогенов растений и человека в африканских пылевых шлейфах, которые ежегодно обрушиваются на Флориду, и (4) характеристика развития патогенов растений в биорегенеративных системах ALS.

МОДЕРАТОР

Роб Ферл, доктор философии

Доктор Роб Ферл — заслуженный профессор Университета Флориды. Его экспериментальное наследие — изучение экспрессии генов в ответ на изменение окружающей среды, а в последнее время этой средой были космические полеты и внеземные среды обитания. Роб является сопредседателем Комитета по биологическим и физическим наукам в космосе Национальной академии наук, а в прошлом он был президентом Американского общества гравитационных и космических исследований. Среди его наград — Почетная медаль НАСА 2016 года за выдающиеся научные достижения, Премия AIAA Джеффриса за исследования в области аэрокосмической медицины и наук о жизни 2016 года и признание в качестве члена AAAS. Несмотря на то, что он преданный фанат лаборатории, он любит экспериментальные аспекты науки и выступает за них — он и члены его лаборатории летали со своими экспериментами на многих параболических полетах и других исследовательских самолетах для изучения аспектов микрогравитации и разработки летного оборудования для понимания биологических процессов. последствия космического полета.

Если вы хотите спонсировать предстоящий вебинар, пожалуйста, свяжитесь с [email protected]

Стенограмма вебинара

[Кэти Роджерс] в нашей серии вебинаров на следующем вебинаре. Меня зовут Кэти Роджерс, и я веду сегодняшний вебинар. Прежде чем мы начнем, я хотел бы остановиться на нескольких вещах, чтобы убедиться, что вы получите максимальную отдачу от посещения сегодняшнего вебинара. Если у вас возникли технические проблемы, сообщите нам о тех, кто использует чат, или напишите мне по электронной почте [email protected]. Если у вас есть вопросы к нашим экспертам во время сегодняшнего вебинара, сообщите нам об этом в чате GoToWebinar. Мы модерируем эти вопросы и зачитываем их вслух нашим экспертам. Сегодня эта серия вебинаров представлена Plantae, открытым онлайн-сообществом для ученых-растителей, поддерживаемым Американским обществом биологов растений. Я хотел бы выразить особую благодарность всем нашим членам ASPB, которые присутствуют сегодня. Ваши членские взносы ASPB помогают поддерживать и делать эти вебинары возможными. Любой из вас, кто еще не присоединился к ASPB, может присоединиться сегодня, чтобы поддержать серию и использовать код скидки Webinar10, чтобы получить скидку 10% при регистрации. Члены ASPB получают ранний доступ к этим семинарам. Вы можете узнать больше о ASPB и возможностях, которые мы предоставляем, на ASPB.org. Если у вас возникли проблемы с подключением или вам нужно покинуть вебинар раньше, знайте, что запись этого вебинара будет доступна вместе со всеми соответствующими материалами в течение нескольких дней. Не забудьте подписаться на нас в социальных сетях, хэштег этой серии — #PlantaeWebinar. В ответ на COVID-19пандемии многие организации отменяют, откладывают или переносят свои встречи в онлайн. Наши сообщества создали множество новых серий онлайн-семинаров и журнальных клубов, чтобы оставаться на связи друг с другом. Ознакомьтесь с нашим глобальным календарем, чтобы просмотреть все возможности в одном месте. Этот календарь является совместным, и мы рекомендуем вам представлять свои собственные мероприятия по науке о растениях. Хорошо! Спасибо, что присоединились к нам сегодня. Сейчас я передам слово доктору Робу Ферлу, чтобы он начал представление и модерировал сегодняшние вопросы.

[Роб Ферл] Добрый день всем и спасибо, что присоединились к тому, что будет, очень интересная дискуссия о карьерных путях и необычных карьерных путях для биологов растений в нашем мире, и, честно говоря, не в нашем мире. То, как ваши участники смогли стать биологами растений в этом бизнесе космической биологии, столь же разнообразны, как и любые карьерные пути и траектории, которые вы можете найти в науке. Мы пришли к вам сегодня как группа людей, которые, честно говоря, вращаются вокруг Космического центра Кеннеди, так или иначе связанные с процессом использования космического полета, чтобы лучше понять растения здесь, на Земле, или с использованием растений, чтобы лучше сделать возможным космический полет, в конечном итоге поставляя углеводов, свежего воздуха и воды нашим колонистам на другом мире или даже нашим астронавтам на Международной космической станции. Таким образом, растения предлагают действительно интересную возможность заняться космической биологией по двум очень важным причинам. Во-первых, есть много вещей, которые мы хотели бы знать о растениях, движущихся под действием гравитации, и пребывание в космосе позволяет нам исключить гравитацию из уравнения, а во-вторых, более фундаментальным для исследования является факт, довольно просто, если мы собираемся жить в другом мире какое-то время, у нас будут растения, и эти растения будут помогать нам кислородом, водой и пищей. Люди на вашей панели сегодня каждый представляют какой-то аспект и какой-то другой аспект тех конкретных тем, которые имеют отношение к растениям в космосе. это для вопросов к группе в целом.

Итак, меня зовут Роб Ферл, я профессор Университета Флориды, и это мой вступительный слайд. В моем случае это выражение очень традиционной траектории академической науки, где я получил степень доктора философии. в биологии экспрессии генов, и мой интерес в то время заключался в использовании стресса окружающей среды как способа понять, как работают гены, понять, что означает экспрессия генов и как это происходит в мире растений. Поэтому я начал заниматься бизнесом, пытаясь понять, как работают гены, используя растения и растения, которые были под водой, и подчеркнул, что есть способ получить ответы на вопросы о том, как работают гены. В эпоху космических челноков, когда растения возвращались из космоса, некоторые из них выглядели так, как будто они страдают от пребывания под водой, проявляя некоторые из тех же фенотипов, что и растения в состоянии стресса, так что это тянуло меня, тянуло и воодушевляло идеей использования космического полета для лучше понять экспрессию генов и использовать мои инструменты для экспрессии генов, чтобы лучше понять, как растения можно адаптировать к космическим полетам. Я профессор Университета Флориды. Я делаю довольно традиционные профессорские вещи. Наш следующий участник дискуссии — Джойя Масса, ученый проекта в области наук о жизни в Космическом центре Кеннеди, и следующий слайд представит ее и ее карьеру.

[Джойя Масса] Спасибо, Роб. Я заинтересовался этой областью довольно рано, когда учился в седьмом классе. У меня был учитель сельского хозяйства, которого пригласили в Космический центр Кеннеди, чтобы узнать о работах по выращиванию растений для еды, и он привез эту информацию, и она меня вдохновила. . Так что в младших и старших классах я строил гидропонные системы и увлекся этой областью. Я учился в колледже и работал там в лаборатории гормонов растений для Питера Дэвиса, в то время как там я также должен был вернуться или приехать в Космический центр Кеннеди в качестве стажера по программе обучения космическим наукам о жизни, так что это был настоящий стимул для поощрения мне оставаться в этом районе. В аспирантуре я поступил в Пенсильванский университет, затем я учился у профессора Саймона Гилроя, который является хорошим космическим биологом, которого вы знаете, очень известным космическим биологом, которого мы все знаем, и он работал над гравитационными сигналами, и меня интересовало, как растения могут использовать гравитацию. сигнализация в виде реального приложения. Итак, как растения реагируют на препятствия, эта моя центральная фигура взята из одного из моих докторских исследований по изучению групповых реакций на гравитацию и прикосновение — что происходит, когда они сталкиваются с препятствием. Во время учебы в Университете штата Пенсильвания мне пришлось участвовать в студенческом эксперименте по космическому полету на космическом шаттле, где я наблюдал за прорастанием семян. Так что это был еще один плюс в моей карьере на этом пути. Я понял, что меня не так интересовала фундаментальная передача сигналов, как меня интересовала сторона производства продуктов питания. Затем я отправился в Университет Пердью, чтобы получить докторскую степень у доктора Карен Митчелл в составе специализированного центра НАСА по исследованиям, обучению и усовершенствованному жизнеобеспечению. Мне приходилось работать здесь над культурными растениями, включая клубнику, и много работать над светодиодным освещением. Мое путешествие продолжилось в Космическом центре Кеннеди, где я также был постдоком. Я пришел к постдокторанту НАСА, чтобы поработать вместе со мной с Рэем Уилером, о котором вы скоро услышите, и изучал садоводческую оптимизацию вегетарианского оборудования на космической станции. Это было до того, как он полетел. Меня наняло НАСА, и я смог продолжить работу с овощами, чтобы провести первое летное испытание овощей в качестве руководителя научной группы, что также привело к некоторым интересным экспериментам, таким как возможность пойти в Белый дом и посадить некоторые овощи. сажает сад Белого дома.

Совсем недавно я был детективом в расследовании, и вы можете видеть в верхнем правом углу, где Джессика и Кристина проводят эксперимент, который мы изучаем для продовольственных культур в ответ на разные длины волн светодиодного света, но Самое интересное, что у меня есть, находится внизу справа, где я много работаю со студентами и учителями, и это всего лишь одна из программ, в которых я участвую, где нам помогают более 240 средних и старших школ по всей стране. для выбора новых культур в пространстве. Так что это, наверное, мое любимое занятие. Спасибо.

[Роб Ферл] Очень хорошо. Спасибо Джоя. Наш следующий участник дискуссии — Говард Левин, главный научный сотрудник отдела национального использования в области наук о жизни в Космическом центре Кеннеди, Ховард.

[Говард Левин] Спасибо, Роб, следующий слайд, пожалуйста, так что я думаю, как Джойя, примерно в седьмом классе я решил, что хочу быть морским биологом. В итоге я получил степень бакалавра по зоологии, а затем и магистра. Я работал в инженерной лаборатории аквакультуры в Уэрхэме, штат Массачусетс, где у нас были различные виды экспериментальных установок для выращивания устриц, и, выращивая устриц в проточной системе Raceway, я начал изучать, что они едят, и в итоге я прошел курс психологии водорослей. . Я увлекся водорослями. В итоге я использовал альву в качестве биомонитора загрязнения прибрежных вод. Я собирал естественные популяции, измельчал их и смотрел, какие загрязняющие вещества они накопили. Затем я разработал метод посева их спор на маленькие деревянные палочки, которые затем можно было разместить в выбранных местах. После получения докторской степени я продолжил работу в Исследовательском центре морских наук Университета штата Нью-Йорк в Стоуни-Брук, и это был проект по морской биомассе, в рамках которого мы выращивали водоросли, чтобы в конечном итоге переварить их до метана или этанола. Так что это было очень весело. У нас была проточная тепличная система с морской водой, в которой мы много работали над фенотипической пластичностью, а затем, в конце концов, у нас была ферма, которую мы развернули на юге Лонг-Айленда, просто чтобы посмотреть, сможем ли мы практически выращивать водоросли в больших масштабах. Затем, в конце концов, проект по биомассе был закрыт, когда энергетический кризис закончился, и я был нанят профессором Абрамом Корианом на кафедре биохимии в клеточной биологии Университета штата Нью-Йорк в Стоуни-Брук, чтобы заниматься культурой тканей растений. У него был эксперимент по космическим полетам, это был первый эксперимент по космическим полетам в области биологических наук, который проводился из Космического центра Кеннеди, и мы смогли выращивать растения в асептических условиях, полученные из культуры тканей, и стерильные клоны рассады, возвращать их и искать хромосомные аберрации и кончики корней. У нас было три таких космических эксперимента, после которых меня наняли в Космический центр Кеннеди в качестве научного координатора проекта, и за это время я получил грант на проведение эксперимента в космическом полете с использованием пористых трубок для сравнения растений при трех разных уровнях влажности на пористых трубках. а также системы доставки питательных веществ в субстрат. Затем впоследствии появилась возможность провести первый эксперимент с растениями на Международной космической станции. Это называется экспериментом Хосе. В том, что мы изложили, мы видим опыт, в котором прорастали семена кукурузы и сои. Но в целом у меня была возможность работать с несколькими главными исследователями над экспериментами в области космических полетов где-то между 70 и 80 годами, начиная с морских ежей в исследовательском центре водных животных. Я был председателем Институционального комитета по уходу и использованию животных в течение 14 лет, так что мы просмотрели и наблюдали за всеми экспериментами с грызунами, проводившимися на Международной космической станции. Один из наиболее интересных экспериментов назывался «seevis» — закрытые уравновешенные биологические водные системы, в которых в микробном фильтре находились меченосцы, улитки и водные покрытосеменные растения. Это была аккуратная циклическая система биорегенеративной системы жизнеобеспечения. В последнее время у нас есть продвинутая среда обитания растений, которая находится на Международной космической станции, где выращивают растения в больших масштабах. В настоящее время я пытаюсь проверить новый способ использования системы доставки питательных веществ в вегетарианской системе, о которой упоминала Джойя. Вот и все, спасибо, Роб.

[Роб Ферл] Очень хорошо. Спасибо, Говард. Далее Рэй Уиллер. Рэй — физиолог растений, и Рэй, ты уже давно работаешь в Космическом центре Кеннеди. Суд твой.

[Рэй Уилер] Да, меня зовут Рэй Уилер. Я думаю, что сделал свой слайд немного иначе, чем некоторые другие, но, надеюсь, он покажет вам путь к тому, где я сейчас нахожусь. Я вернусь в свои дни в качестве бойскаута. Это было важно для меня как для человека с точки зрения реального понимания биологии и наук о жизни. Возможность увидеть живые растения и животных в природе оказала на меня огромное влияние, когда я поступил в колледж. Моя степень бакалавра на самом деле связана с астрономией, так что это не повлияло на меня там, но это как-то проявилось, когда у меня были возможности. Мне довелось работать с человеком по имени Фрэнк Солсбери. Я не знаю, много ли это значит для кого-то из тех, кто слушает, но Фрэнк и его коллега Клеон Росс были соавторами учебников по физиологии растений, которые использовались во всем мире около 20 лет. Так что для меня было большой честью работать с Фрэнком в штате Юта, и он получил грант от НАСА. Это связало меня с некоторыми мероприятиями в области наук о жизни, которые в то время спонсировало НАСА, и, в частности, я изучал гравитропизм растений со стеблями и пытался понять некоторые механизмы этого явления. Это был отличный опыт. Это связало меня с космической биологией НАСА, которая в то время называлась сообществом гравитационной биологии.

Затем, как и все мы, я думаю, что, вероятно, сегодня на панели, мы не смогли сразу найти настоящую работу, и поэтому я стал постдоком, а это настоящая работа, вы много работаете, но не постоянно. Это был большой шаг для меня. Я поступил в Висконсинский университет, где мне довелось поработать с товарищем по имени Тед Тиббетс, садоводом-садоводом-физиологом. изучал выращивание растений для миссий жизнеобеспечения в космосе. Это то, о чем Роб упомянул в своем вступительном слове, и, в частности, я сосредоточился на выращивании картофеля в контролируемых условиях. Какая-то ирония в том, что это то, что в марсианском фильме Мэтт Деймон вырастил на Марсе. Я думаю, что он собрал довольно хороший урожай, если честно. Это был отличный опыт для меня, он многому меня научил, как можно использовать контролируемую среду для исследований с растениями. Это позволило мне устроиться на работу в Космический центр Кеннеди. Космический центр Кеннеди был просто фантастическим опытом. Это было 1988. Когда я начинал там, и у нас было несколько очень уникальных камер, одна из них была очень большой, с вертикальными полками гидропонных систем и лампами. Насколько мне известно, это, вероятно, один из первых примеров, рабочих примеров вертикальной фермы, но это была закрытая камера, и она позволяла нам проводить некоторые очень уникальные измерения скорости газообмена в кроне или в сообществе, под этим я подразумеваю отслеживание кроны. фотосинтез дыхание транспирация. Мы сделали это для ряда культур, так что это был просто отличный опыт. Я все еще нахожусь в Космическом центре Кеннеди и работаю старшим научным сотрудником в нашей группе наук о жизни. Я как бы расширил свою карьеру и немного больше увлекся системами жизнеобеспечения, которые включают не только биологические подходы, но и так называемые физико-химические подходы. Итак, следующий слайд был чем-то, что я считал важным для меня, и я хотел указать на людей, которые были важны для моей профессиональной траектории. Я хочу подчеркнуть важность поиска хороших наставников и хороших коллег, с которыми вы работаете. Это помогает вам в вашей карьере, как и мне. Я бы не был там, где я сейчас, без помощи всех этих людей, так что спасибо вам.

[Роб Ферл] Спасибо, Рэй, теперь мы собираемся отойти от людей, которые являются государственными служащими НАСА в бизнесе биологии растений, и вернуться к людям, которые являются академическими учеными, связанными с Космическим центром Кеннеди в области космической биологии. Наш следующий участник дискуссии — доктор Анна-Лиза Пол, профессор Университета Флориды и директор тамошнего биотехнологического центра.

[Анна-Лиза Пол] Итак, как сказал Роб, я академический ученый. Я прошел через ряды в вашей стандартной академической модели. Место, откуда я приехал, немного отличается. Я выполнил свою магистерскую работу в двух видах несопоставимых вещей. Один из них был в морском теле, и теперь, исходя из ваших данных, вы можете сказать, что «о да, работа с водорослями, вероятно, является хорошим путем», но статистически — вероятно, нет. Я работал с водорослями в области морских водорослей и физиологической экологии. Поэтому с этой точки зрения меня с самого начала интересовало, как окружающая среда влияет на структуру и функции частей растений и биологию растений. Я также работал в области биохимии, изучая различные типы вторичных соединений в цитрусовых и других растениях. Я заядлый ботаник, поэтому я получил образование в области ботаники, физиологии растений и молекулярной биологии растений. В своей докторской работе я занимался в основном регуляцией генов с точки зрения структуры хроматина и архитектуры ДНК, столь сильно отличающихся от области физиологической экологии, но если сложить все воедино, то это весьма предрасполагает к карьере в области космической биологии. На этом слайде показан краткий обзор всей работы, в которой я имел честь участвовать за последние 20 с лишним лет. Таким образом, исходя из желания понять, как растения реагируют на стресс окружающей среды, космическая биология — среда космического полета — является самым крутым и новым типом за пределами области эволюционного опыта, который вы можете себе представить.

Работа, которую я проделал за последние 20 с лишним лет, заключалась именно в этом. Выяснение на молекулярном уровне, как растения реагируют, какие гены индуцируются, какие гены подавляются, какие происходят биохимические изменения, какую специфическую для клетки информацию мы получаем, используя флуоресцентные репортерные гены. Я использовал несколько разных инструментов, несколько разных подходов, в том числе совсем недавно эпигенетические подходы, изучающие, как архитектура генома меняется в ответ на космический полет. Мы также проделали большую работу в том, что мы называем аналоговыми средами, и есть аналоги космических полетов для таких вещей, как суборбитальные исследования или параболические исследования, где вы проводите эксперименты с кратковременными переходами в микрогравитацию, но также принимаете все это любопытство и знаний в то, что нам нужно знать, прежде чем мы отправимся на поверхность другой планеты. Практика некоторых из этих вещей в теплицах, как в высоких канадских широтах, так и в Антарктиде, где вы можете посмотреть, что мы узнали о том, как растения реагируют на незнакомые и новые условия, и открыть некоторые новые вещи, отправившись в эти отдаленные места. мы не обязательно обнаружили бы, работая на нашем заднем дворе. Это почти я в двух словах.

[Роб Ферл] Спасибо, Анна-Лиза, и наш последний участник дискуссии — Эндрю Шюргер. Энди также является профессором Университета Флориды, но у него есть интересное отличие от остальных в том, что его лаборатория, офис и исследовательская среда расположены в Космическом центре Кеннеди. Так что он гибрид академического человека, который физически находится прямо в центре смеси Космического центра Кеннеди. Итак, Энди.

[Энди Шургер] Хорошо, спасибо. Привет всем, спасибо, что откликнулись. Я заинтересовался биологией растений в старшей школе на уроках биологии продвинутого уровня, и у меня была возможность работать отличником в исследовательской лаборатории патологии растений в соседнем ботаническом саду. Так начался мой интерес к патологии растений. В конце концов я поступил в колледж и получил ряд степеней в области патологии растений. Последней была докторская степень по патологии растений в Университете Флориды, но этот первый слайд показывает начало моей трудовой карьеры в сельскохозяйственном павильоне Epcot Centers под названием The Land. Там два изображения. Один в левом верхнем углу показывает довольно большой участок исследования, который мы провели в теплицах, изучая развитие болезней растений на различных растениях. В данном случае это были пшеница и бобы, и то, чем я занимался в Epcot в The Land Pavilion, было работой над диагностикой болезней. Затем, когда у нас возникало стойкое заболевание, которое сильно поражало растение, я отвечал за работу со всем персоналом над разработкой программы борьбы. Таким образом, первая часть моей карьеры после окончания колледжа была около 16-17 лет традиционной фитопатологией, которая мне нравилась. Потом в 1996 сентября в Космическом центре имени Джонсона состоялась пресс-конференция. Около пяти ученых, сообщивших об этом на этой пресс-конференции, считают, что нашли доказательства вымершей окаменелой микробной жизни в марсианском метеорите. Марсианский метеорит был обнаружен в Антарктиде, а затем в Космическом центре Джонсона было сделано описание этих структур. Я подумал, что это настолько невероятно, что прямо на этой пресс-конференции летом 1996 года я решил, что хочу заниматься астробиологией. Я начал переход к астробиологии, специально сосредоточившись на Марсе, потому что это было местонахождение планетарного тела в нашей Солнечной системе, которое, вероятно, имеет наилучшие шансы найти существующее жизнеспособное микробное сообщество, присутствующее в литосфере или верхней коре планеты.

Итак, люди хотели бы исследовать Марс. На Марс запланировано множество роботизированных миссий и военных убийств. Так что из всех планетарных тел в Солнечной системе это меня больше всего заинтересовало. Так что я работаю около 20 лет над выживанием, ростом и адаптацией земных микроорганизмов к марсианским условиям, но настоящая долгосрочная цель всегда, даже с 1996 года, готовилась помогать поддерживать человеческие колонии на Марсе, разрабатывая регенеративные системы жизнеобеспечения. Как фитопатолог, я заинтересован в том, чтобы помочь защитить растения от развития болезней, которые могут возникнуть во время транспортировки на Марс или когда на Марсе создается колония, пытающаяся защитить те сорта сельскохозяйственных культур, которые требуются и необходимы для производство пищевых продуктов из потенциальных микробных патогенов.

Последнее, что я хотел бы упомянуть, это то, что если вы все думаете об аспирантуре, вы хотите попытаться выбрать самые крутые и интересные полевые работы, которые вы можете получить. Это эксперимент, который я провел. Красная капсула, свисающая с этого самолета, летящего над Кеннеди, говорит, что Космический центр получил аббревиатуру D A R T для DART, и это означает технологию восстановления пыли из атмосферы, а в самолете, на заднем сиденье, я на высоте около 15 000 футов собираю аэрозольную пыль. для патогенов растений, которые могут переноситься с атмосферной пылью из Африки. Таким образом, существует действительно разнообразный эклектичный фон, но все это сосредоточено на микробном выживании и адаптации к средам с очень низким давлением, и это означает, что континуум был от высокогорных мест на Земле через атмосферу Земли, а затем к другим планетарные тела. Итак, на этом я подведу итог и скажу, что жду ваших вопросов.

[Роб Ферл] Что ж, спасибо, Энди, и спасибо всем за описание ваших путешествий. Одна из ключевых вещей, о которой мы хотели поговорить сегодня и сообщить людям, заключается в том, что не существует единого фенотипа для космонавта растений. Мы все выглядим по-разному, у всех разное происхождение, и все мы оказались здесь, потому что интересуемся космическими полетами, космической биологией, а также потому, что наш научный опыт просто подтолкнул нас к такого рода вопросам.

Я разделю наши онлайн-вопросы на несколько разных тем и сбалансирую эти две темы. Во-первых, как мы туда попали, как может выглядеть наша карьерная траектория, а также некоторые из основных вопросов, которые люди задают о жизни и работе в космосе и о роли растений в этих конкретных вещах. Я собираюсь начать с очень быстрого вопроса: «Их будущая карьера связана с космической биологией растений?» Думаю, я направлю этот вопрос Джойе, Ховарду и Рэю Уилеру, которые находятся в Космическом центре Кеннеди и видят траекторию движения растений в космосе в настоящее время.

[Gioia Massa] Хорошо, я только начну и оставлю наш ответ Говарда и Рэя. Я думаю, что есть будущие карьеры. Вы знаете, что есть так много вопросов, на которые нам еще предстоит ответить. С точки зрения фундаментальной реакции растений на космическую среду, а также прикладных способов выращивания пищи с использованием растений с использованием других организмов. Поэтому я думаю, что ответы на многие из этих вопросов имеют решающее значение, чтобы сделать возможными исследования человека, и будут возможности как в академических кругах, так и в промышленности, и в правительстве.

[Говард Левин] Спасибо, Джиойя, я просто добавлю к этому, что за последние пять лет или около того НАСА начало серьезно относиться к выращиванию растений в космосе, и я думаю, что отчасти причина в том, что мы собираемся обратно на Луну, а затем на Марс. Итак, в настоящее время мы приносим с собой всю нашу еду, что-то вроде пикника, но поскольку у вас есть все более и более продолжительные миссии, которые менее жизнеспособны. Например, всякий раз, когда вы видите лунную среду обитания, вы обычно видите примыкающую к ней оранжерею. Я думаю, что мы живем в то время, когда все больше внимания уделяется выращиванию сельскохозяйственных культур в космосе. Как на планетарных поверхностях, так и реально в условиях микрогравитации. Как вам понадобится для перехода с Земли на Марс.

[Роб Ферл] Рэй, не могли бы вы что-нибудь добавить к этому?

[Рэй Уиллер] Я согласен с комментариями Джойи и Ховарда. Я думаю, что у таких агентств, как НАСА, есть возможности. Возможности то увеличиваются, то уменьшаются, но я приведу пример из 1990-х годов. Вероятно, когда у нас был пик кадрового состава для исследований в Космическом центре Кеннеди по управляемым и биорегенеративным системам жизнеобеспечения, в нашей команде работало пять-шесть биологов растений: три-четыре микробиолога, четыре-пять инженеров-агрономов, несколько химиков. Это была разнообразная группа, но было много возможностей. Так что я думаю, что будет, как упомянули Ховард и Джойя.

[Роб Ферл] Спасибо. Отлично. Сейчас я переключусь с будущего на немного больше в прошлое и попрошу Анну-Лизу и Ховарда рассказать о разнообразии их научных траекторий, переходящих, если хотите, от прибрежной экологии к биологии растений. Не могли бы вы, ребята, немного подумать о преднамеренных изменениях в траектории вашей карьеры, а не просто о том, что произошло, пока вы шли по пути?

[Анна-Лиза Пол] Хорошо. Я прыгну первым. Что касается меня, я вырос во Флориде, поэтому с самого раннего возраста я был фанатом науки, а также был очень привязан к космической программе. Так что у меня всегда было в глубине души, что я хотел стать ученым примерно с третьего класса, но никогда не думал, что буду космическим ученым как таковым. Как я уже упоминал, меня очень интересовало влияние условий окружающей среды на растения и то, как одни и те же виды растений по-разному реагируют на окружающую среду, в которой они живут. Поэтому я всегда хотел знать, как работают растения. . Вот почему я начинал как ботаник, затем стал физиологом растений, затем биохимиком, затем молекулярным генетиком. Углубление в вопросы «почему» и «как». Так что для меня траектория была открыта, чтобы исследовать действительно новую среду. Это помогло мне ответить на мое желание узнать, как и почему работают растения. Кроме того, поскольку я всегда был фанатом науки и фанатом научной фантастики, я хотел быть частью того, что забрало растения с планеты, позволило нам понять, как мы можем выращивать их в космосе и в колонии на Марсе. Это была мотивация и своего рода траектория. Не совсем преднамеренно, но точно согласовано.

[Роб Ферл] Ховард что-нибудь добавить к обсуждению прибрежной зоны.

[Говард Левин] Да. Обычно, когда люди спрашивают меня: «Что мне делать, если я хочу стать космическим биологом?», я говорю им, чтобы они получили как можно лучшее научное образование. Вы не начинаете изучать космическую биологию, вы изучаете ботанику, зоологию или любую другую интересующую область исследований. Хотя я также был поклонником научной фантастики, и меня всегда действительно интересовала космическая программа, я никогда не предполагал, что в конечном итоге буду участвовать в этом. Это было случайно, потому что я работал над проектом по биомассе, и когда деньги ушли. Я перевелся на человека, у которого, как и у Рэя, оказался грант НАСА. Вот как я вошел в космический бизнес, как я скажу. Я думаю, что ключевым моментом здесь является просто получить наилучшие базовые знания в науках, на которые вы способны. Затем, когда вы достигнете определенной точки, вы можете начать искать место или получить варианты, если вы так склонны.

[Роб Ферл] Хорошо, я собираюсь перейти к очень практическому вопросу, который появился в Интернете, а именно: есть ли открытые вакансии в космической биологии прямо сейчас и куда кто-то идет, чтобы искать эти вакансии? У кого-нибудь из вас, сотрудников НАСА, есть ответ на этот вопрос?

[Говард Левин] да да Я имею в виду, что я могу сказать, что для позиции НАСА есть веб-сайт — USAJOBS, мы все вакансии НАСА рекламируются, в университетах могут быть дополнительные вакансии для профессоров с исследовательскими грантами, которые ищут аспирантов или постдоки, так что это разные категории, и, конечно, все больше и больше компаний участвуют в космических исследованиях, поэтому есть ряд тех, которые также могут предложить возможности трудоустройства.

[Роб Ферл] Еще одна вещь, которую я упомянул в рамках обсуждения работы и карьеры, — это Американское общество гравитационных и космических исследований ASGSR, в котором есть очень активное студенческое отделение и очень активное сообщество людей, которые ищут студентов. и постдоки все время. Так что это общество — вот почему вы можете заинтересоваться, если вам интересна такая карьера.

[Говард Левин] Роб и этот веб-сайт www.asg.org

[Роб Ферл] Да, очень хорошо. Я собираюсь передать вопрос Энди Шургеру и попросить его еще немного подумать о двух основных понятиях: как ваш опыт работы в The Land в Disney, как это не помешало вам на пути к космический бизнес, но он уникален среди нашей группы. Можете ли вы подумать о переходе в промышленность на некоторое время?

[Энди Шургер] Ну да, это действительно интересный вопрос У меня была феноменальная возможность работать в Земельном павильоне в Центре Эпкот, потому что я не только был старшим фитопатологом в штате. Мне также было поручено взаимодействовать с учеными НАСА в Космическом центре Кеннеди, и мне дали свободу посещать многие семинары в начале моей карьеры. Я видел некоторые из вопросов, когда мы проходим здесь, которые говорят о том, «как мне начать работу в этой подтеме этой области?». На мой взгляд, лучший способ — попытаться посетить национальную или международную конференцию, которая включает какой-либо аспект космической биологии. Слушайте переговоры. Для выступлений, которые вызывают у вас воодушевление, попробуйте подойти и поговорить со спикером либо сразу после его выступления, либо попытаться найти его во время постерной сессии. Это сеть, которая дает вам те возможности, о которых вы не знаете. В моей ситуации я встретил Рэя Уилера, Ховарда и всех остальных много лет назад. Рэй начал работать — мне очень жаль, что я начал работать в НАСА всего через несколько лет после того, как я работал в Epcot, и мы естественным образом начали разговаривать, работать вместе и общаться. Так что это сеть, которая помогает вам. Поэтому, если вам интересно, попробуйте посетить тематический семинар, симпозиум или конференцию, это лучший способ начать.

[Роб Ферл] Хорошо, я собираюсь немного сместить тему и задать вопрос Анне-Лизе и Рэю, связанный с комментариями в Интернете о том, что большая часть работы, происходящей в эти дни, связана с моделью. системы, но какие пути исследования настоящих культурных растений существуют или существовали, и я думаю, что я попрошу Рэя немного рассказать об истории реальных сельскохозяйственных культур в космосе и науке, связанной с космосом, а затем спрошу Анна для размышлений о модельных организмах и их взаимодействиях с ними. Итак, Рэй.

[Рэй Уилер] Что ж, НАСА и другие космические агентства спонсируют большую работу с посевами. Большая часть этого относится к так называемым «наземным исследованиям», потому что предполагалось, что использование сельскохозяйственных культур для космических миссий станет более выгодным, когда мы доберемся до таких мест на поверхности, как Марс, но существует континуум, и поэтому сельскохозяйственные культуры играют роль даже в первых миссиях. В настоящее время Джойя участвует во многих исследованиях по предоставлению пищевых добавок. В настоящее время основное внимание уделяется листовой зелени, потому что она хорошо подходит для космического полета, и ее относительно легко выращивать. В космосе есть проблемы. Были опробованы такие вещи, как салат, немного зелени горчицы и мизуна, и мы надеемся добраться до таких вещей, как помидоры и перец с небольшими плодами. Таким образом, это не модельные культуры как таковые, но они как бы забегают вперед к прикладной стороне использования растений в космических условиях, и они могут дать хорошие результаты для исследований. Я уступлю Анне-Лизе о модельных организмах. У нее и у Роба большой опыт.

[Анна-Лиза Пол] Я также как бы просматривал некоторые вопросы, есть немного много вопросов по геномике, по структурам ДНК, по экспрессии генов и прочему, и ответ на это да, большая часть этой работы была проделана с модельными организмами, и наиболее часто используемые модельные организмы — это те, которые уходят своими корнями в несъедобные вещи, такие как семейство горчичных, мизуна, арабидопсис. У всех этих вещей есть съедобные родственники, как и у вещей, которые мы изучаем. Модельные организмы маленькие и с ними легко работать. У них короткие жизненные циклы, которые позволяют нам экстраполировать на урожай, который мы могли бы захотеть взять с собой, и который лучше подходит для космических полетов и планетарной среды. Другими словами, то, что мы узнаем о том, как модельные организмы адаптируются к среде космического полета, позволяет нам либо разводить, создавать или выбирать сорта растений, которые являются съедобными и более подходящими для выживания в таких средах. Это огромная часть космических исследований.

[Роб Ферл] Итак, я собираюсь один раз переехать на Джойю. Вы оглядываетесь и видите долгосрочную разработку установки для выращивания овощей для Международной космической станции. Вы видели, как он растет и заботится о многих видах. Можете ли вы как бы на пальцах сосчитать количество различных растений, выросших в космосе?

[Джойя Масса] Конечно. Вы знаете, что с точки зрения продуктов питания мы до сих пор фокусировались в первую очередь на листовых зеленых культурах в овощах, и мы выращивали около восьми или девяти различных сортов листовой зелени салата, мизуна, горчица, пекинская капуста, красная и российская капуста, а также васаби. горчица действительно забавная острая. Мы также выращивали циннии, которые являются цветами и культурами, в рамках подготовки к тестированию небольших плодовых культур, таких как помидоры и перец. Затем, конечно, мы сделали много модельных организмов. Итак, Arabidopsis, номер , как вам и Анне-Лизе хорошо известно, довольно активно выращивается на овощах вместе с Brachypodium, и европейцы получили образовательную нагрузку, в ходе которой они проверили прорастание семян чечевичной горчицы и редьки с овощами, что было довольно забавно. У нас также был рост водорослей в овощах в пакетах, специально предназначенных для этого. Он разработан как универсальная платформа. Мы надеемся начать выращивать карликовые помидоры в следующем году, а также перец в какой-то момент.

[Роб Ферл] Очень хорошо. Энди, я собираюсь задать вам вопрос общего характера, касающийся почвенных микробных сообществ, микробной жизни на других планетах. Это от слушателя из Канады, но вопрос, я думаю, универсальный. Расскажите нам немного о взаимосвязи между выживанием микробов, которое вы наблюдали в своих камерах и даже в таких местах, как Канадская Арктика, и взаимосвязи между этим и здоровьем растений.

[Энди Шюргер] Правильно, из всех опубликованных работ о том, как микробы могут выжить в марсианских условиях, наиболее доминирующим биоцидным фактором на Марсе является солнечное УФ-излучение, в марсианской атмосфере нет озона, или позвольте мне перефразировать это, в марсианской атмосфере есть только следы озона, и он появляется очень периодически. Таким образом, у нас нет озонового слоя, который ослабляет фотоны сильного УФ-С и более низкого УФ-В, и поэтому условия окружающей среды на поверхности на Марсе гораздо более биоцидны, чем на Земле, даже несмотря на то, что Марс находится в два раза дальше, но если микроб перенесены на Марс внутри среды обитания человека или микробного сообщества перенесены на Марс внутри среды обитания человека эти отдельные микробы и сообщества будут защищены от этого солнечного УФ-излучения, и там они, вероятно, будут вести себя почти так же, как и здесь земля в любой другой форме гидропонной или почвенной системы сельского хозяйства. Я имею в виду, что у Марса более низкая гравитация, всего 0,38 г по сравнению с нашим 1 г на Земле, поэтому там будет эффект, но кроме того, внутри человеческой среды обитания, которая должна иметь атмосферу, которая может поддерживать людей, давление и газ. Состав микробных сообществ, вероятно, будет очень похож на то, что мы наблюдаем на Земле. Большая разница заключается в ионизирующем излучении, которое не фильтруется более тонкой марсианской атмосферой, и некоторые из этих форм ионизирующего излучения могут проникать через внешние слои космической среды обитания, и поэтому это может быть фактором, который немного изменит эти взаимодействия между растениями и микробами. более.

[Роб Ферл] Очень хорошо, спасибо. Я размышляю над другим вопросом, который появился здесь недавно, который, возможно, мы не можем прояснить, но продолжим немного комментировать. Рэй упомянул, что пик рабочих мест в области физиологии растений в Космическом центре Кеннеди пришелся на 80-е или 90-е годы, и Ховард говорит, что открываются новые рабочие места. Итак, вы, ребята из НАСА, можете как-то помочь сообществу понять, откуда вы знаете, что такое в великой схеме, когда люди, занимающиеся растениями, будут работать в разведочном бизнесе не только в KSC, но и по всему миру. Это для Джойи, Рэя или Ховарда.

[Говард Левин] Я начну. Рэй и я немного посмеялись, потому что мы были в этом бизнесе около 30 лет и всегда продвигали то, что мы называем «биорегенеративными системами жизнеобеспечения», где вы выращиваете растения для очистки от углекислого газа и производства кислорода и чистой воды и, о боже. способ, которым они также производят пищу. НАСА всегда говорило: «Да, вы знаете, это здорово. Мы вернемся к этому, может быть, лет через пять», но до этого всегда оставалось пять лет. Изменение, которое произошло около пяти лет назад, и в значительной степени это связано с усилиями Джойи по получению финансирования от программы исследований человека, заключается в том, что они решили, что сейчас самое время. В отделе космической жизни и физических наук работают те из нас, кто работает в NASA KSC, они уделяют большое внимание выращиванию сельскохозяйственных культур. Так там вообще нарастают со стороны НАСА интерес к выращиванию культурных растений для еды в космосе прямо сейчас.

[Рэй Уилер] Если я могу добавить к этому, то я верю, что в ближайшие 10 лет произойдет то, что с промышленными партнерами в мире такими компаниями, как SpaceX, Blue Origins и многими другими, которые выходят публично и тратят много времени и денег на развитие своих частных промышленных возможностей по восхождению людей на Луну, что является целью Blue Origins. Если возможно, то отправка людей на Марс, что является заявленной целью SpaceX, физика не меняется независимо от того, кто отправляется на эти планетарные тела. Скорее всего, это будет консорциум, но какой бы ни была цель объединения организаций, им потребуются системы жизнеобеспечения, чтобы поддерживать и позволять людям процветать в этих средах, и одной из реальных ключевых вещей является производство растений в этих так называемых биорегенеративных системы жизнеобеспечения, потому что, если вы можете использовать растения для переработки кислорода и воды и производства пищевых культур, есть реальная экономическая выгода от того, что вам не нужно отправлять эти ресурсы в планетарные тела, поэтому не смотрите только на НАСА или академические круги для карьеры в области биологии растений. . Посмотрите на эти другие аэрокосмические компании, которые очень агрессивно преследуют очень похожие цели.

[Роб Ферл] Вот вопрос о карьерных траекториях для нашей международной аудитории. Я собираюсь попросить Рэя прокомментировать возможности в основном по всему миру — возможности за пределами США в космической биологии. Вы хорошо знакомы с европейскими и русскими связями, и если бы вы могли прокомментировать там международное положение дел, то передайте Джойе или Ховарду дополнительные возможности во всем мире, и это было бы здорово.

[Рэй Уиллер] Конечно да. Идея использования биорегенеративных подходов для жизнеобеспечения при освоении космоса. Это глобальная концепция, и первыми исследователями, которые активно ее продвигали, были русские в 1960-х годах. В США также была активность, в основном сосредоточенная на водорослях, в то время одноклеточных водорослях. С годами им заинтересовались европейские группы. Европейское космическое агентство, а в последнее время и Немецкое космическое агентство, принимают участие во многих направлениях. Японское космическое агентство финансировало космические исследования в течение примерно 30 лет, и они построили большой демонстрационный комплекс в северной Японии и проверили концепции биорегенеративного жизнеобеспечения на людях. Вероятно, самым последним новичком в этом является Китайское национальное космическое агентство. Они спонсируют множество биорегенеративных работ по жизнеобеспечению, которые включают в себя сельскохозяйственные системы с контролируемой средой с участием людей и системы переработки отходов. Безусловно, есть глобальный интерес. Есть еще Канадское космическое агентство. Многие из участников этой панели общались с коллегами из Университета Гвельфа в Онтарио. Они проделали очень инновационную новаторскую работу с точки зрения понимания растений и того, как их можно использовать для исследования космоса. Джойя?

[Gioia Massa] В дополнение, я думаю, я знаю, что некоторые студенты спрашивают: «Есть ли возможности для иностранных студентов в Космическом центре Кенеди?» Единственная известная мне возможность в Космическом центре Кеннеди — это постдокторская программа НАСА, которая позволяет международным постдокам работать с НАСА, но иностранные студенты, безусловно, могут работать в университетских лабораториях, где исследователи проводят исследования в области космической биологии.

[Роб Ферл] Очень хорошо Кэти. Если хотите, я могу вернуть вам экран, чтобы завершить час.

[Кэти Роджерс] Конечно, спасибо всем за такой замечательный разговор, это классные вещи, о которых я не знала. На Plantae у нас есть сеть, чтобы продолжать эти разговоры. Если вы присоединяетесь к сети космической биологии на Plantae, есть различные коллекции, связанные с этой темой, а также место, где вы можете задать дополнительные вопросы и ответить на них в сообществе. Поэтому я призываю всех вас присоединиться к этой сети и начать обсуждение. Сегодня нам не удалось ответить на все вопросы, поэтому мы опубликуем дополнительные вопросы на этом сайте. Так что будьте начеку.

[Роб Ферл] И Кэти, если бы я мог добавить один последний штрих, прежде чем вы закончите с нами на сегодня. Я хочу выразить свое искреннее пожелание, чтобы любой, кто подключился сегодня и интересуется космической биологией, чтобы поддерживать этот интерес, сначала нашел способ оставаться вовлеченным, а затем подумать о многих возможностях, о которых люди говорили сегодня, о многих возможностях, которые появились на карьерных путях людей, которые привели их к этому бизнесу и находятся в нем сегодня. Держите это в уме, когда вы переходите в различные компании, на занятия, в докторантуру, на получение степени или в любое другое место, куда вы идете. Есть способы поддерживать этот интерес. Я могу сказать вам с точки зрения широкой науки, что интерес к космической программе и интерес к науке, связанной с космосом, растет. Теперь у нас на Международной космической станции есть что-то под названием Национальная лаборатория Международной космической станции, которая дает еще один способ, не относящийся к НАСА, проводить эксперименты в этом космосе, особенно для частного бизнеса. Вы можете оказаться в любом из нескольких мест, которые могут указывать на космос как на место для экспериментов. Кэти –

[Кэти Роджерс] Очень хорошо сказано. Ранее сегодня было упомянуто, что нетворкинг является важным компонентом продвижения вашей карьеры. Вы можете сделать это через наше онлайн-сообщество, а также через недавно открытый Центр наставничества Plantae. Это также отличный способ наладить связи, особенно если сейчас нет возможности ездить на встречи. Так что обязательно оставайтесь на связи и обращайтесь к людям таким образом. Вы можете стать наставником в качестве подопечного, перейдя по этой ссылке.

И, наконец, не забудьте присоединиться к ASPB. Членские взносы ASPB делают эти вебинары возможными и открытыми для всех. Обязательно присоединяйтесь. Спасибо всем за участие, и особенно спасибо нашим участникам дискуссии за такую замечательную дискуссию. Вскоре мы ответим на дополнительные вопросы и опубликуем запись.

[Все] Спасибо, всем пока.

В: Эндрю Шуергеру: Есть ли какие-либо исследования эволюции микробов в негравитационной среде? Видите ли вы какие-либо изменения в частоте мутаций?

О: Проведено несколько исследований микробной эволюции в условиях микрогравитации. Используйте Google Scholar для быстрого поиска опубликованных статей. Ключевые слова: (1) микробная эволюция в космосе, (2) микробная адаптация к космосу и т. д. -Эндрю Шуергер

В: Меня интересует курс по космическим наукам о жизни, о котором упоминала Джойя. Это обучение еще доступно? Как подать заявку на это? Спасибо!

О: Учебная программа по космическим наукам о жизни больше не проводится в Космическом центре Кеннеди (KSC), но эта программа продолжается в Исследовательском центре Эймса. В KSC наша группа по исследованию растений каждый семестр предоставляет возможность стажировки для американских студентов и аспирантов. Посетите сайт intern.nasa.gov, чтобы узнать об этих возможностях. -Джойя Масса

Вопрос: Эндрю Шюргеру: Вы проводили или планируете провести какие-либо исследования почвенных микробов и их адаптации к марсианским почвам? Могут ли эти микробы обогатить космические почвы питательными веществами и сделать их более доступными для роста растений?

О: Да, выполните поиск в Google Scholar с моим именем… это должно вам помочь. -Эндрю Шуергер

В: Есть ли возможности для иностранных студентов в НАСА? Я действующий сельскохозяйственный биотехнолог из PH, и я очень заинтересован в дальнейшем изучении биологии космических растений, однако возможностей в нашей стране очень мало.

О: К сожалению, стажировки в НАСА открыты только для граждан США. Лаборатории, получившие гранты НАСА в университетах и в промышленности, могут иметь возможности, открытые для иностранных граждан. Постдокторские стипендии НАСА также открыты для иностранных граждан. -Gioia Massa

В: Считаете ли вы, что тяжелые металлы могут быть проблемой в космических грунтах? Вы работаете только с землей с Земли или пробовали с почвой с других астероидов/планет?

A: Самая большая проблема на Марсе, если использовать реголит in situ, — это присутствие высоких солей (проблема №1), окислителей (проблема №2) и тяжелых металлов (присутствуют, но рассеяны. — Эндрю Шюргер

В: Является ли отбор растений для изучения в космической среде основанным на их устойчивости к абиотическим стрессам, знаниям, основанным на предыдущих генетических исследованиях (дикие родственники, инбредные линии)? Кроме того, как можно изучать гравитационные сигналы на Земле? Интересно, как Вы можете смоделировать условия микрогравитации на Земле? Проводились ли какие-либо исследования влияния магнитного поля на развитие растений? Каков опыт в этой области?

A: Условно-патогенные микроорганизмы, вероятно, являются основной группой будущих возбудителей болезней в космосе. И поэтому нам необходимо выяснить, почему устойчивость растений к этим видам микробов в космосе является важной областью будущих исследований. -Эндрю Шюргер

Вопрос: Эндрю Шюргеру: 31 вид бактерий, способных расти при 7 мбар, 0 градусов и т. д., имеют ли они какое-либо сходство с какими-либо патогенами растений на Земле?

О: Отличный вопрос. Большинство агрессивных патогенов, которые могут быть обнаружены в типичной системе Ag, скорее всего, не будут встречаться в космических модулях BLSS. Их можно устранить с помощью хорошей программы IPM. Но общие микробы, переносимые по воздуху, могут быть «условно-патогенными микроорганизмами в космических подразделениях BLSS. -Эндрю Шургер

Вопрос: Эндрю Шюргеру: прод. к более раннему вопросу (31 вид): Создают ли они какую-либо патогенную или симбиотическую активность или ничего не делают в космической ситуации?

О: Это еще не изучено. Микробиология низкого давления находится в зачаточном состоянии. Я думаю, может быть, 6 статей были опубликованы на сегодняшний день. Но это важный вопрос, связанный с исследованием Марса. -Эндрю Шуергер

В; Очень интересно про микробы. Знаем ли мы, выживут ли Rhizobia в космосе? Бобовые образуют клубеньки в пространстве? Я аспирант, изучаю симбиотическую азотфиксацию

О: В космосе было проведено несколько экспериментов по выращиванию Rhizobia spp. и как они колонизируют корни растений. Но есть НАМНОГО больше, чтобы изучить. Это важное поле. -Эндрю Шуергер

В: Какие виды растений имеют наибольший потенциал для устойчивого выращивания в космосе? Что больше всего беспокоит здоровье растений в космосе?

О: В первую очередь обратите внимание на продовольственные культуры. Именно на них ориентированы биорегенеративные системы жизнеобеспечения. -Эндрю Шургер

В: Все ли растения, которые используются в космических экспериментах, находятся в стерильных средах/средах, или существуют микробные сообщества, безопасные и/или необходимые для роста в закрытых средах?

A: Во всех биорегенеративных системах жизнеобеспечения… они тщательно очищаются перед запуском, но затем становятся колониями бактерий, грибков, водорослей и т. д., присутствующих в среде обитания человека. Затем системы BLSS очень быстро становятся поддерживающими сложные микробные сообщества. -Эндрю Шургер

В: Есть ли у нас представление о том, как воздействие радиации во время транзита и на другой поверхности планеты повлияет на запасы семян растений и стабильность признаков?

О: Пока нет… в этой области требуются исследования. -Andrew Schuerger

В: Вопрос ко всем: я учусь в Канаде и занимаюсь изучением почвенных микробных сообществ. Меня интересует потенциал микробной жизни на других планетарных телах. Есть ли карьерный потенциал для микробных космических исследований и есть ли у канадца потенциал для работы в НАСА?

О: На сегодняшний день нет неопровержимых доказательств существования жизни на других планетах. Но большинство астробиологов считают возможным обнаружить новую линию жизни на Марсе, Европе или Энцеладе. И это тоже мое мнение. Но чтобы обнаружить эти другие формы опыта, нам нужны аспиранты, постдоки, профессора и промышленные партнеры, чтобы научиться обнаруживать жизнь. -Эндрю Шуергер

В: Мой вопрос о долгосрочном полете в космос. Собираемся ли мы замораживать запасы во время длительного полета и оживлять их, когда достигаем пункта назначения, например, другой солнечной системы или планеты.

О: На протяжении нашей жизни (до 2100 года) будут только путешествия на Луну, Марс и, возможно, в пояс астероидов. Так что до полетов на другую систему старта ДАЛЕКО. Но на ваш вопрос, семена и тканевые культуры, скорее всего, будут храниться не в замороженном состоянии, а в холодильнике с низкой температурой до поездки в пункт назначения. Замораживание может повредить семена. Хранение при 4°С лучше. — Эндрю Шюргер

В: Эндрю Шюргеру: Нужно ли нам привозить земную почву, чтобы выращивать растения на Марсе, или мы можем использовать марсианскую почву?

О: Нет, марсианский реголит богат всеми питательными веществами, кроме азота и фосфора. Эти питательные вещества должны быть доставлены с Земли. -Andrew Schuerger

В: Ведутся ли исследования лекарственных растений (таких как Catharanthus roseus) в космосе?

О: Мне известно, что в Университете Лэнгстона проводится небольшое количество исследований в этой области. Это не было основным направлением, но это область с большим потенциалом. Одной из проблем, связанных с отправкой людей на Марс, является деградация запасов витаминов с течением времени. Таким образом, фитолекарственные растения в космосе — действительно хороший способ «вырастить» свои витамины во время миссии. – Джоя Масса, Эндрю Шургер

В: Возможно, больше для сотрудников НАСА: можете ли вы рассказать о прогнозах финансирования этой области и о том, продвигают ли какие-либо другие агентства усилия по космической биологии?

О: Мы ожидаем, что финансирование этой области останется стабильным или немного увеличится в будущем. Никаких больших изменений, хороших или плохих, вероятно, не произойдет. Не поверите, водоросли могут стать настоящей проблемой в космосе, потому что их споры плавают повсюду. И самая большая проблема с водорослями заключается в том, что везде, где есть вода и питательные вещества (т. е. гидропонные системы), они будут увеличиваться. Контроль цветения водорослей в космических модулях BLSS — хорошая тема для исследования. -Эндрю Шургер

В: Многие из упомянутых проектов космической биологии были экспериментальными. По мере того, как мы переходим к выращиванию растений на лунной/марсианской поверхности, делаем ли мы акцент на расширении масштабов этих экспериментов, чтобы удовлетворить потребности астронавтов в питании во время миссий?

О: Проблема увеличения масштаба реальна, но немного медленнее. Первыми системами выращивания растений в течение следующих 10 лет или около того будут проекты меньшего масштаба «салат-латук и карликовые помидоры». -Эндрю Шургер

В: Вопрос по вашему ответу о микробах, умирающих от марсианского УФ, мы можем развить ризобактерии для более высокой дозы УФ. Я согласен, что будет более этично применить это на марсианской почве. Как вы думаете, это возможно?

А; Помните, что все Rhizobia, выпущенные на Марс, не попадут на открытую местность. Использование выпуска Rhizobia заключается в усилении N-циклирования в среде обитания человека. Таким образом, эти почвенные системы будут защищены от солнечного УФ-излучения. -Andrew Schuerger

В: какие преимущества растений имеют наивысший приоритет или вероятность включения в архитектуру космических миссий в ближайшей и среднесрочной перспективе — еда, чистая вода, газообмен, поддержка поведенческого здоровья?

О: Еда сейчас является наивысшим приоритетом, поскольку это единственное, что мы не можем сделать другими средствами. Это считается высоким риском для Марса, поскольку упакованная диета со временем разлагается, а витамины разрушаются. Поэтому мы рассматриваем растения как способ обеспечить нас этими важными питательными веществами. -Gioia Massa

В: Есть ли возможность пройти стажировку для аспирантов, связанных с исследованиями в области космической биологии?

О: Да, у НАСА есть стипендии NSTGRO и стипендии НАСА, которые доступны для аспирантов, и с их помощью можно проводить исследования такого типа. -Джойя Масса

В: Как можно выращивать растения в космосе, который превратился в надежную технологию для удовлетворения глобального голода?

A: Растения, которые могут хорошо себя чувствовать в космосе в условиях стресса, связанного с космическим полетом, также могут хорошо себя чувствовать в определенных условиях на Земле. Водный стресс является серьезной проблемой в условиях микрогравитации, так как вода ведет себя странно, а вода и воздух плохо смешиваются, поэтому трудно добиться правильного соотношения воды и кислорода в корневой зоне, и это может быть чем-то, что можно исправить. Эти типы растений могут хорошо себя чувствовать в условиях наводнения или засухи на Земле. Растения, оптимизированные для получения высоких урожаев в компактных контролируемых условиях, также могут подходить для выращивания в контролируемых условиях на Земле. -Джойя Масса

В: Вопрос ко всем: в фильме «Марсианин» Мэтт Деймон имеет степень в области ботаники и машиностроения. Как вы считаете, нужно ли быть многогранным в этом смысле, чтобы преуспеть в исследованиях космического пространства растений, быть космонавтом, или это нецелесообразно?

О: Да! Если вы хотите быть астронавтом, отправляющимся на Марс, важно иметь несколько задач. — Эндрю Шуергер

В: Могут ли трансгенные растения использоваться в космических исследованиях растений? Поскольку не каждая страна соглашается их потреблять, я предполагаю, что это вызовет колебания?

О: Да, трансгенные растения довольно часто использовались в космических исследованиях! – Анна-Лиза Пол

В: Многие из вас упомянули о ваших работах, касающихся экспрессии генов растений. Мне интересно, видите ли вы, что возможности текущих исследований экспрессии генов растений расширяются таким образом, что они становятся более обычными?

О: На этом фронте проделана большая работа, и многое, если не все, можно перевести на исследования и понимание сельскохозяйственных культур. Посмотрите на работы Роба Ферла и меня, а также на других. – Анна-Лиза Пол

В: Уважаемый доктор Шюргер, я был очарован вашим исследованием влияния марсианских условий на микроорганизмы. Я хотел бы знать, какова будет разница, которую вы можете ожидать между смоделированными и реальными марсианскими условиями?

О: Простой вопрос… со сложными ответами. Зайдите в Google Scholar и введите мое имя «Эндрю С. Шуергер», и вы получите десятки статей, которые сможете скачать. По сути, УФ-излучение на Марсе очень сильное, и все микробы будут уничтожены, если подвергнуться воздействию солнечного УФ-излучения на Марсе. Но тогда, если микробы защищены от солнечного ультрафиолета, они могут выжить. -Эндрю Шургер

В: Какие могут быть трудности при выращивании растений на Луне?

A: Такие факторы, как частичная гравитация, пыль, удары микрометеоритов и радиация дальнего космоса, могут создавать проблемы как для людей, так и для растений на Луне. -Gioia Massa

В: Могут ли студенты присоединиться к KSC в качестве стажера на 6 месяцев?

: Продолжительность стажировки обычно составляет 14-16 недель в весеннем и осеннем семестре и 10 недель в летнем семестре. Иногда есть возможность пройти повторную стажировку. -Джойя Масса

В: Накладывает ли разработка оборудования для космических полетов серьезные ограничения на проведение экспериментов по биологии космических растений?

О: Будут ограничения по массе, объему, мощности и времени экипажа для любых экспериментов, проводимых в космосе, поскольку все это ограниченные ресурсы. Холодильные камеры (холодильники и морозильники) также очень ограничены. Эксперименты с растениями не являются исключением, и наше оборудование может выращивать только определенные типы растений определенного размера, хотя мы работаем над тем, чтобы большинство экспериментов стало возможным. -Джойя Масса

В: Существует ли определенный набор навыков, ценность которых для НАСА возрастает (например, селекция растений, количественная геномика, биоинформатика, патология растений, статистический анализ)?

A: Я бы перечислил навыки биологии растений как: (1) садоводство, физиология растений, ботаника; (2) молекулярная биология растений; (3) машиностроение; (4) патология растений; и т. д. оттуда. -Andrew Schuerger

В: Есть ли больший потенциал для гидропоники или модифицированного марсианского реголита в качестве предпочтительной среды для марсианской колонии?

О: Это один из самых важных вопросов. Гидропоника может дать гораздо более высокие урожаи, чем выращивание сельскохозяйственных культур в почве, но вам нужны относительно чистые соли и буферы, чтобы заставить гидропонику работать. Использование марсианского реголита в качестве среды для выращивания прямо сейчас наполнено неопределенностями, но почвы имеют ключевое преимущество, поскольку вам нужно брать с собой эти питательные вещества (кроме азота и фосфора). -Andrew Schuerger

В: Заболевают ли когда-нибудь растения на МКС клещами?

О: Этого еще не было. -Andrew Schuerger

В: Стерилен ли воздух, доступный для растений в космических экспериментах?

О: Нет. Во всех местах обитания человека присутствуют естественные микробные сообщества, которые помогают стабилизировать экосистему. Тем не менее, ученые стараются защитить растения и гидропонные системы от микробов, которые могут разрушить их эксперименты. Помните, микробы в основном наши друзья в экосистемах. -Эндрю Шуергер

В: Мы все знаем, что финансирование космических программ огромно; однако лучше ли финансирование «биологии растений в космосе», чем старой доброй биологии растений?

О: Финансирование биологии растений с каждым годом улучшается. Следующие 5-10 лет должны быть хорошими. -Эндрю Шуергер

В: Рассматриваете ли вы эпигенетические факторы, участвующие в росте и развитии в космосе? Какие-то конкретные культуры?

О: Короткий ответ: да. Пару лет назад мы с Робом Г.Ферлом провели эпигеномный эксперимент на МКС (см. эту статью: Zhou M, Sng NJ, LeFrois CE, Paul A-L, Ferl RJ. (2019).). Эпигеномика во внеземной среде: органоспецифическое изменение метилирования ДНК и экспрессии генов, вызванное космическим полетом у Arabidopsis thaliana. BMC genomics, 20: 205) Суть в том, что мы обнаружили дифференциальные паттерны метилирования ДНК в космическом полете, которые также могут быть коррелированы с дифференциальной экспрессией генов. – Анна-Лиза Пол

В: У меня простой вопрос о выращивании растений. Как растения реагируют на атаку насекомых в космической среде? Я пытаюсь понять взаимосвязь между насекомыми и растениями

О: Насколько мне известно, на космической станции не проводилось исследований взаимодействия насекомых и растений. Но некоторые насекомые, вероятно, попадают в системы, путешествуя автостопом на людях. Это важная область исследований, где требуются данные. – Эндрю Шуергер

Бакалавр наук, Исследование Земли и космоса (астробиология и биогеонауки)

Будучи специалистом по исследованию земли и космоса, вы изучаете нашу планету, нашу солнечную систему и нашу вселенную. В области астробиологии и биогеонауки вы изучаете химию и геологию жизни на Земле, изучаете жизнь в экстремальных условиях, проводите астрономические наблюдения и разрабатываете инструменты для изучения обитаемости других планет.

Описание программы

Астробиология изучает происхождение, эволюцию, распространение и будущее жизни во Вселенной. Биогеонаука фокусируется на взаимодействии биологических, геологических и химических процессов на Земле в настоящем, прошлом и будущем. Эти темы тесно связаны, потому что концепции биогеонауки лежат в основе изучения обитаемости планет и поиска обитаемых миров.

Таким образом, концентрация астробиологии и биогеонауки в программе бакалавриата по исследованию земли и космоса предназначена для того, чтобы предложить студентам прочную основу для изучения взаимодействия геологических и биологических процессов и понимания того, как такие взаимодействия поддерживают жизнь на Земле и как они могут действовать на другие планеты. Те, у кого есть эта необходимая научная подготовка, способствуют поиску жизни на других планетах, изучают жизнь в экстремальных условиях здесь, на Земле, и лучше понимают, как жизнь на Земле реагирует на прошлые, текущие и будущие глобальные изменения.

Студенты, обучающиеся в настоящее время на степень бакалавра наук в области исследования земли и космоса (астробиология и биологические науки), не могут одновременно получать степень бакалавра наук в области исследования земли и космоса, степень бакалавра в области исследования Земли и космоса (астрофизика), степень бакалавра в области Земли и исследования окружающей среды, степень бакалавра в области исследования земли и космоса (проектирование исследовательских систем) или степень бакалавра в области исследования земли и космоса (геологические науки) из-за большого дублирования в учебных программах. Студенты должны поговорить со своим научным руководителем по любым дополнительным вопросам.

Обязательные курсы (Карта основных направлений)

Карта основных направлений

Карта основных направлений Архив на территории кампуса

Что, если: Посмотрите, как ваши курсы могут быть применены к другим основным специальностям, и узнайте, как изменить свою специализацию.

Кратко: информация о программе

Требования к поступающим

Все студенты должны соответствовать общим требованиям для поступления в университет.

Перевод первокурсников Международная реадмиссия

Варианты перевода

ASU стремится помочь учащимся добиться успеха, предлагая инструменты, которые позволяют персонализировать путь перевода в ASU. Студенты могут использовать поиск по карте перевода, чтобы составить список рекомендуемых курсов, которые нужно пройти до перевода.

ASU имеет партнерские отношения по переводу в Аризоне и по всей стране, чтобы упростить процесс перевода для студентов. Эти подготовительные программы включают в себя эксклюзивные преимущества, инструменты и ресурсы и помогают учащимся сэкономить время и деньги при поступлении в колледж. Студенты могут узнать больше об этих программах, посетив сайт приема: https://admission.asu.edu/transfer/pathway-programs.

Изменение основных требований

Текущий студент ASU не предъявляет дополнительных требований для смены специальности.

Студенты должны обратиться к https://changingmajors.asu.edu для получения информации о том, как изменить специальность на эту программу.

Дальнейшие действия для поступления в ASU

Узнайте о наших программах

Запросите информацию

Подайте заявку на участие в программе

Подайте заявку сейчас

Посетите наш кампус

Запланируйте посещение

Affording College0735

Калькулятор обучения

Оценка обучения и сборов

Стипендии

Найти стипендии

Финансовая помощь

Найти финансовую помощь

карьерные перспективы

Выпускники Astrobiology and Biogeosciences. Поскольку астробиология все чаще становится мотивом для миссий по исследованию космической науки, они также хорошо подходят для карьеры начального уровня в исследованиях космической науки. Программа на получение степени также обеспечивает широкую подготовку по целому ряду наук, что дает студентам прочную основу для карьеры в области биомедицины, окружающей среды или устойчивого развития.

Пример карьеры

Студенты, завершившие эту программу на получение степени, могут быть подготовлены к следующим профессиям. Для академических или клинических должностей могут потребоваться ученые степени или сертификаты. Примеры карьеры включают, но не ограничиваются:

Профессор химии

Рост: 4,3%
Средняя зарплата*: 80 400 долларов США

Аналитик по изменению климата

Рост: 7,8%
Средняя зарплата*: $73 230

Специалист по охране окружающей среды

Рост: 7,8%
Средняя зарплата*: 73 230 долларов США

Планировщик восстановления окружающей среды

Рост: 7,8%
Средняя зарплата*: $73 230

Профессор наук об окружающей среде

Рост: 3,7%
Средняя зарплата*: 84 740 долларов США

Геолог

Рост: 4,9%
Средняя зарплата*: 93 580 долларов США

Профессор геологии

Рост: 1,9%
Средняя зарплата*: $94 520

Менеджер по медицинским наукам

Рост: 4,8%
Средняя зарплата*: $137 940

Гидрогеолог

Рост: 4,8%
Средняя зарплата*: $137 940

Промышленный эколог

Рост: 7,8%
Средняя зарплата*: $73 230

* Данные получены из Сети информации о профессиях (O*NET) при поддержке Министерства труда США/Управления занятости и обучения (USDOL/ETA).

Яркий внешний вид

Зеленая оккупация

Global Opportunities

Global Experience

Имея более 250 программ в более чем 65 странах (от одной недели до одного года), обучение за границей возможно для всех студентов ASU, желающих получить глобальные навыки и знания в рамках подготовки к 21-й школе. Карьера века. Студенты получают баллы ASU за пройденные курсы, сохраняя при этом возможность окончания учебы, и могут использовать финансовую помощь и стипендии для покрытия расходов по программе. https://mystudyabroad.asu.edu

Контактная информация программы

Если у вас есть вопросы, связанные с приемом, нажмите здесь, чтобы запросить информацию, и специалист по приему свяжется с вами напрямую.

Требуется специалист по космической биологии для команды НАСА

Космическая биология

НАСА

Отделение биологических и физических наук НАСА (BPS) Управления научной миссии вскоре будет запрашивать заявки для высоко мотивированного человека, чтобы обеспечить научное лидерство в новаторских научных открытиях и обеспечить исследования в своей программе космической биологии, которая сосредоточена на развитии исследований для понимания влияние среды космического полета на биологические системы.

Ученый в области космической биологии будет работать в составе разнообразной и гибкой команды, основными ценностями которой являются совершенство, честность, прозрачность, командная работа и стремление к развитию для управления национальной программой космической биологии и физических наук. Эта должность открыта для кандидатов, внутренних или внешних по отношению к НАСА, на срок не менее 1 года или в качестве должности Межправительственного закона о персонале (IPA) на срок до 6 лет.

Наша миссия

Программа НАСА по космической биологии выявляет и разрабатывает концепции трансформационных исследований, касающихся изменений, с которыми сталкиваются живые организмы в уникальной космической среде. Космический полет подвергает биологические системы стрессовым факторам окружающей среды, которые обычно не встречаются на Земле. Например, пребывание на Международной космической станции или путешествие на Луну или Марс приводит к микрогравитации для организма, в то время как пребывание на Луне создает гравитационную силу, которая составляет одну шестую от земной гравитации. Известно, что измененная гравитационная среда влияет на физиологию, поведение и молекулярные реакции биологических систем.

Кроме того, уровни ионизирующего излучения в условиях космического полета значительно повышены, и длительные пилотируемые космические полеты потребуют исследования биологических последствий этого излучения, особенно в сочетании с измененной гравитацией и другими факторами стресса окружающей среды. Другие условия, которые могут различаться в местах обитания в космосе, включают измененный состав газа, изменения световых циклов день-ночь и возможность воздействия незнакомых материалов, таких как лунный или марсианский реголит.

Исследования в области космической биологии используют модельные системы для раскрытия основных механизмов, которые управляют биологическими реакциями на космическую среду и включают в себя различные животные и родственные растениям организмы. Системы как позвоночных, так и беспозвоночных используются для изучения реакции на космический полет, аналогичной той, которую испытывают люди, в то время как исследования растений, поддерживаемые программой, в конечном итоге помогут поддерживать жизнь для длительного проживания людей, предоставляя знания о том, как выращивать растения. и сельскохозяйственные культуры в космической среде, в том числе в лунных и марсианских средах обитания.

Кроме того, влияние микробов, влияющих на здоровье и благополучие животных и растений, остается неотъемлемой частью экосистемы космических полетов и исследований в области космической биологии. Будущее развитие этих областей исследований, вероятно, будет включать в себя спутники для конкретных миссий, эксперименты на лунной и марсианской поверхностях, а также на околоземных и окололунных орбитальных платформах.

Для получения дополнительной информации

Для получения дополнительной информации посетите: https://science.nasa.gov/biological-physical/programs/space-biology

О должности

Ученый-космический биолог обеспечивает экспертное научное руководство формулировкой и выполнением программы космической биологии, особенно в области биологии грызунов, и представляет эту программу внешним организациям. Обязанности могут включать:

– Поддерживает научную целостность программы, тесно сотрудничая с сообществом исследователей космической биологии для выявления и разработки перспективных направлений передовых и новых концепций миссии.
— В сотрудничестве с руководителем программы космической биологии и старшим научным сотрудником программы устанавливает и устанавливает организационное стратегическое направление, цели, приоритеты, структуру, процессы и культуру космической биологии, а также гарантирует, что объекты и миссии, разработанные для исследований космической биологии, удовлетворяют установленным требования науки.
— Руководит разработкой и ведением плана (ов) исследований и технологий.
— Руководит формулированием и выполнением заявок на исследования и разработку технологий, наблюдает за рецензированием предложений и дает рекомендации по выбору.
— Отслеживает ход портфеля исследований и разработок технологий.
— Предоставляет авторитетные и всесторонние советы, помощь и надзор центрам НАСА, чтобы обеспечить комплексную реализацию программы.
— Выступает за науку космической биологии и развивает сотрудничество с внешними организациями, включая участие во внутренних и международных научных конференциях и симпозиумах в качестве представителя научной программы.
— Способствует разнообразию и инклюзивности на рабочем месте, в командах и комитетах, назначенных НАСА, а также во внутреннем и внешнем научном сообществе.

Штаб-квартира НАСА является предпочтительным местом, однако удаленность будет рассмотрена.

Процесс подачи заявки

Поскольку это подробное задание, все кандидаты должны получить одобрение от своей текущей организации, что они имеют право подать заявку.

Текущие сотрудники НАСА могут подать заявку через Talent Marketplace по адресу https://talent.nasa.gov/market/index.cfm Пожалуйста, обратите внимание на объявление о вакансии ученого космической биологии, которое будет открыто с четверга, 15 августа 2022 г., по вторник, сентябрь. 6, 2022.

Сотрудники других государственных учреждений могут подать заявку по адресу https://openopps.usajobs.gov/tasks/4212. Пожалуйста, обратите внимание на объявление о вакансии ученого космической биологии, которое будет открыто с четверга, 15 августа 2022 года, по вторник, 6 сентября 2022 года. не позднее вторника, 6 сентября 2022 г.

Дополнительная информация

Вопросы об этом ожидаемом открытии для подробностей в качестве научного сотрудника по космической биологии в штаб-квартире НАСА можно направлять доктору Шармиле Бхаттачарье, старшему научному сотруднику программы космической биологии, космической биологии и космической биологии. Отдел физических наук, [email protected].

Астробиология, космическая биология,

Исследовательские возможности в области космической биологии (ROSBio)

Агентство финансирования:

Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА)

Объявление об исследованиях (NRA) Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) под названием «Исследовательские возможности в области космической биологии» (РОСБио) — 2018 г. обеспечивает основу для проведения фундаментальных и прикладных исследований в области космической биологии в поддержку Отдел исследований и приложений НАСА в области космической жизни и физических наук (SLPSRAD) и цели исследования космоса Управления миссий НАСА по исследованию и эксплуатации человека (HEOMD). ROSBio2018 — это сводной документ, охватывающий все аспекты фундаментальных и прикладных вспомогательных исследований и технологий в области космической биологии. О возможностях проведения исследований будет объявлено путем выпуска Приложений к настоящему НОР, которые будут включать, помимо прочего: теорию, моделирование и анализ данных GeneLab или других научных данных; исследования самолетов, научных аэростатов, зондирующих ракет, Международной космической станции (МКС), CubeSat, свободно летающих и суборбитальных многоразовых ракет-носителей; разработка методик экспериментов для будущих космических миссий РОСБио-2018; разработка концепций будущих космических миссий РОСБио-2018; разработка передовых технологий, соответствующих задачам РОСБио-2018; разработка методов и лабораторный анализ образцов космических полетов, возвращенных космическими кораблями, а также наземных образцов, которые подтверждают или иным образом помогают проверить наблюдения, полученные в ходе полетов по научным исследованиям; разработка интегрированных биологических моделей; разработка систем для применения данных летных исследований к общественным нуждам; и разработка прикладных информационных систем, применимых к целям и данным SLPSRAD.

Конкретные исследовательские возможности будут периодически объявляться в течение предстоящего года в виде приложений к этому сводному НОР. Каждое Приложение будет содержать подробную информацию о конкретных направлениях исследований, применимых платформах, типах образцов и логистике запроса предложений на момент выпуска Приложения. Приложения для запросов будут периодически выпускаться по мере определения областей исследований.

Дата закрытия: 31 июля 2023 г.

Веб-сайт агентства

https://nspires.nasaprs.com/external/solicitations/summary!init.do?solId=%7BCC87…

Области интересов

Приложение D: Запрос предложений по летным и наземным космическим биологическим исследованиям

Предложения по этапу 1, срок подачи: 2 декабря 2019 г.

Это приложение к Исследовательским возможностям в области космической биологии (ROSBio) — 2018 NASA Omnibus Объявление об исследовании (далее именуемое ROSBio–2018 Omnibus NRA) запрашивает предложения, которые улучшат понимание НАСА того, как живые системы адаптируются к космическим полетам для поддержки исследования космоса человеком. Доступно несколько платформ для проведения научных исследований.

• МКС представляет собой уникальную платформу для проведения экспериментов на низкой околоземной орбите (НОО) для получения ответов на ключевые вопросы науки о биологических реакциях на продолжительный космический полет с операторами на борту, доступными для проведения экспериментов.

• Наземные исследования обеспечивают основу для разработки будущих космических экспериментов, расширяют фундаментальные знания и приводят к новым научным вопросам и усовершенствованным технологиям для использования в исследовании космоса.

• Космические полеты, аналоги космических полетов (например, параболический полет, суборбитальные полеты, воздушные шары и т. д.) и наземные аналоговые парадигмы, такие как частичная разгрузка задних конечностей грызунов или четвероногих, имеют решающее значение для исследований, которые обеспечивают понимание того, как биологические системы адаптируются к аспекту микрогравитации космического полета.

С помощью этого приложения к ROSBio-2018 Программа космической биологии НАСА собирает предложения для исследовательских проектов в следующих трех научных тематических областях:

1) Микробиологические исследования, которые позволят получить новое понимание того, как микробиологические организмы и/или сообщества акклиматизируются, развиваются и/или ведут себя в условиях космического полета. Актуальные области включают, помимо прочего, микробиомы искусственной среды (MoBE) и оценку преимуществ и проблем со здоровьем при манипулировании ими и управлении ими в закрытой среде исследовательского космического корабля; образование биопленки; и механизмы, реагирующие на фенотипические изменения в микробной биологии и управляющие ими.

2) Исследования биологии растений в поддержку пилотируемых космических исследований с использованием возможностей МКС VEGGIE, Advanced Plant Habitat, Spectrum Imager и/или Biological Research in Canisters (BRIC) со светодиодами или без них на МКС для изучить влияние окружающей среды на рост растений и взаимодействие с микробами и грибами. (См. Раздел III.A этого Приложения ниже для получения информации об оборудовании, доступном для разработчиков НАСА). Предлагаемые исследования должны ответить на фундаментальные вопросы о том, как растения адаптируются к космическим полетам, и дать новое понимание того, как выращивать растения в космосе, что позволит человеку исследовать космос.

3) Эксперименты по биологии животных (на позвоночных и беспозвоночных), которые приводят к характеристике систем органов, поведенческих адаптаций и основных клеточных и молекулярных механизмов фенотипических изменений в тканях и между физиологическими системами. Эти исследования должны привести к новому пониманию того, как сложные организмы реагируют и/или акклиматизируются/адаптируются к космической среде, используя наземные аналоги и/или летающие платформы. Полученные данные могут быть применимы для дальнейшего исследования космоса человеком.

Квалификационные требования

Участие в этой программе открыто для всех категорий американских и неамериканских организаций, включая образовательные учреждения, промышленность, некоммерческие организации, центры НАСА и другие агентства федерального правительства. Главные исследователи могут сотрудничать со исследователями из университетов, лабораторий федерального правительства, частного сектора, государственных и местных государственных лабораторий и других стран. Примечание. Отдельные приложения могут по-разному ограничивать правомочность заявителей.

Сумма Описание

Ожидается, что вознаграждение будет варьироваться от менее 100 тысяч долларов в год за целенаправленные, ограниченные усилия (например, анализ данных) до более 1 миллиона долларов в год за обширную деятельность (например, разработку оборудования для летных экспериментов или летные эксперименты). . Средства, доступные для вознаграждения в каждом элементе программы, предлагаемом в этом НРО, варьируются от менее чем одного до нескольких миллионов долларов, что позволяет выбрать от нескольких до нескольких десятков предложений, в зависимости от целей программы и представления достойных предложений. Награды будут предоставляться в виде грантов, соглашений о сотрудничестве или межведомственных или внутриведомственных переводов в зависимости от характера предлагаемой работы, предлагаемой организации и/или требований программы.

Роль биологии в исследовании космоса

Похожие статьи

Историческая миссия человечества в освоении

Парадигма

На пути к созданию орбитальной

Образ

История

Образ

Похожие статьи

Историческая миссия человечества в освоении

Парадигма

На пути к созданию орбитальной

Образ

История

Образ

Космическая биология » Детская энциклопедия (первое издание)

Космическая биология. Современные способы биологических исследований

История развития науки

Невесомость

Перегрузки в космосе (ускорения)

Полет в космос и медицина

Современные методы

Проблемы космической биологии

Современные достижения

Жизнь в космосе

Биология Биология как наука

Биологические науки | Биология как наука и методы научного познания | Теория

Биология — это наука, которая изучает. Что изучает биология как наука

Этимология слова «биология»

Что такое биология и что она изучает?

Молекулярная биология

Микробиология

Биотехнология

Генетика

Космическая биология

Общая биология, эмбриология

Цитология, гистология, органология

Зоология, ботаника, анатомия

Этимология слова «биология»

Источники:

Значение биологии для человека

Источники:

Значение биологии для человека

Источники:

Программа космической биологии | Управление научной миссии

Обзор

Обзор биологии животных

Обзор клеточной и молекулярной биологии

Обзор микробиологии

Куда бы мы ни пошли, мы берем с собой микробы

Микробы могут быть как друзьями, так и врагами

Обзор биологии растений

Биология развития, репродуктивной и эволюционной биологии

Почему вы изучаете космическую биологию?

растений | Карьера в науке о растениях в космической биологии

Бакалавр наук, Исследование Земли и космоса (астробиология и биогеонауки)

Описание программы

Обязательные курсы (Карта основных направлений)

Кратко: информация о программе

Требования к поступающим

Варианты перевода

Изменение основных требований

Дальнейшие действия для поступления в ASU

Узнайте о наших программах

Подайте заявку на участие в программе

Посетите наш кампус

Affording College0735

Калькулятор обучения

Стипендии

Финансовая помощь

карьерные перспективы

Пример карьеры

Профессор химии

Аналитик по изменению климата

Специалист по охране окружающей среды

Планировщик восстановления окружающей среды

Профессор наук об окружающей среде

Геолог

Профессор геологии

Менеджер по медицинским наукам