Сегодня космические лучи радиация: Угроза из космоса. Какому излучению подвергаются космонавты и наша планета? |

Содержание

Российские ученые уточнили, как космические лучи действуют на мозг

«Насколько нам известно, это третья в мире работа, в которой описано влияние нейтронного излучения на нейрогенез. Мы обнаружили сильные негативные эффекты нейтронов на деления стволовых клеток гиппокампа. При том, что число самих стволовых клеток, которые в большинстве своем находятся в покоящемся состоянии, не изменялось», — рассказывает Александр Лазуткин из Московского физико-технического института в Долгопрудном.

В последние годы медики активно изучают последствия длительного пребывания в космосе для организма человека. Большая часть таких исследований проводилась или на борту американских «шаттлов», или непосредственно на МКС, а также на борту ряда российских биоспутников. Ученым удалось раскрыть целый ряд угроз для здоровья будущих марсианских колонистов или исследователей дальнего космоса.

Так, эксперименты на мушках-дрозофилах показали, что длительная жизнь в невесомости приводит к ослаблению врожденного иммунитета и делает насекомых уязвимыми для грибков, а также нарушает считываемость целого ряда генов. Кроме того, жизнь в космосе ускоряет старение костного мозга, внутри которого формируются новые иммунные клетки, а длительная бомбардировка головного мозга космическими лучами необратимо снижает IQ.

Заявления подобного рода, как отмечают исследователи, часто вызывают массу споров, так как ученые наблюдают не за реальным действием космических лучей на мозг человека или других млекопитающих, а очень мощных пучков тяжелых или легких ионов или прочих разогнанных частиц, имитирующих их действие.

Дискуссии подогреваются и тем, что разные группы экспериментаторов часто приходят к противоположным выводам, используя одни и те же типы частиц, но в разных дозах или облучая животных разными способами. Все это не позволяет дать точную оценку того, как именно радиация будет влиять на здоровье мозга экипажа МКС и будущих лунных или марсианских колонистов.

Как передает пресс-служба Российского научного фонда, Лазуткин и его коллеги заполнили один из самых важных пробелов в этой области, проследив за тем, как влияет на работу мозга относительно малоизученный тип частиц – нейтроны, возникающие в атмосфере или внутри космических кораблей при взаимодействиях космических лучей с их атомами.

Несколько лет назад корейские исследователи
показали, что нейтронное излучение негативно воздействует на гиппокамп, центр памяти млекопитающих, ухудшая память грызунов. Они связали этот негативный эффект с тем, что потоки нейтральных частиц начали уничтожать стволовые клетки, необходимые для формирования новых клеток в этой части мозга.

Российские нейрофизиологи проверили, изменятся ли результаты эксперимента, если уменьшить дозу радиации примерно в два раза. Для проведения этих опытов они разработали новую методику подсчета стволовых клеток внутри гиппокампа, позволяющих работать с этой частью мозга целиком, не разрезая ее на множество тонких слоев.

Как оказалось, низкие дозы нейтронного облучения действовали на мозг грызунов иначе. С одной стороны, они действительно подавляли работу стволовых клеток, участвующих в формировании новых нейронов гиппокампа, но при этом сами «заготовки» нервных клеток не гибли, а просто прекращали развиваться.

С другой стороны, облучение почти не повлияло на умственные способности мышей и их поведение. Они столь же хорошо запоминали новые для себя помещения и предметы, как и грызуны из контрольной группы, и не страдали от видимых отклонений психики.

«Мы не утверждаем, что поведение и память у облученных мышей остались абсолютно неповрежденными. Данные о других типах излучений говорят о том, что, несмотря на видимую сохранность памяти, могут страдать ее отдельные тонкие компоненты. А значит, наша работа — только начало подобного рода исследований», — заключает Лазуткин.

Картинка: воздействие облучения на ранние нейрональные предшественники и деление клеток в зубном пузыре спустя сутки. Опубликовано в соответствующей статье

Теги

Медицина, Спецпроект

Ученые выяснили, как космическая радиация влияет на интеллект космонавтов

https://ria. ru/20190819/1557633442.html

Ученые выяснили, как космическая радиация влияет на интеллект космонавтов

Ученые выяснили, как космическая радиация влияет на интеллект космонавтов — РИА Новости, 19.08.2019

Ученые выяснили, как космическая радиация влияет на интеллект космонавтов

Галактические космические лучи могут способствовать повышению обучаемости космонавтов, совершающих межпланетные полеты — к такому выводу пришел коллектив ученых РИА Новости, 19.08.2019

2019-08-19T12:54

наука

мгу имени м. в. ломоносова

космос — риа наука

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21.img.ria.ru/images/155536/24/1555362478_0:456:2224:1707_1920x0_80_0_0_90f818c524fbded3df4b9c9f21b04128.jpg

МОСКВА, 19 авг — РИА Новости. Галактические космические лучи могут способствовать повышению обучаемости космонавтов, совершающих межпланетные полеты — к такому выводу пришел коллектив ученых из ведущих российских научных центров, выполнявших модельные эксперименты на крысах, сообщила пресс-служба МГУ имени Ломоносова. «Ионизирующее излучение всё же вызывает глубокое ремоделирование нервной ткани. Так уж сложилось, что функционально это сказывается положительно на центральной нервной системе»,- приводит пресс-служба слова старшего научного сотрудника лаборатории психофармакологии Центра психиатрии и наркологии имени Сербского Виктора Кохана.Изучить воздействие космических лучей на человека не представлялось возможным, так как пилотируемые полеты на Международную космическую станцию (вращается на высоте чуть более 400 километров над Землей) не воспроизводят радиационную обстановку в межпланетном пространстве. Исследования проводились на Земле на крысах. Для наиболее полного воссоздания космических лучей грызунов облучали тяжелыми заряженными частицами (ядра никеля и железа) и гамма-лучами. Дозы, которые получили подопытные животные, сравнимы с количеством радиации, с которым могли бы столкнуться космонавты при 860-суточном полете.Крыс разделили на две группы – контрольную и подопытную. С грызунами проводили когнитивные тесты, исследовали их на МРТ. На 25 день после облучения отобрали образцы мозга у всех молодых крыс. На 211-ом дне после облучения тесты провели еще раз, а на 242 опять отобрали образцы мозга. Ученые отмечают, что после облучения крысы стали более тревожными, однако этот эффект нивелировался у зрелых животных.»Подвергшиеся радиации крысы демонстрировали более высокие показатели в тестах на ориентирование в пространстве в сравнении с контрольными группами», — отмечает пресс-служба.Как показали исследования, у крыс из контрольной и опытной групп отличались концентрации глутамата и гамма-аминомасляной кислоты в мозге. Эти молекулы выполняют функцию нейромедиаторов в центральной нервной системе: глутамат — возбуждает, а ГАМК — затормаживает. У облученных крыс уровень ГАМК оказался пониженным, что и вызвало «растормаживание» ЦНС.

https://ria.ru/20190819/1557622359.html

https://ria.ru/20190813/1557439414.html

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og. xn--p1ai/awards/

2019

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

1920

1080

true

1920

1440

true

https://cdnn21.img.ria.ru/images/155536/24/1555362478_207:226:2182:1707_1920x0_80_0_0_3083f12c533500bfcf1a906a7c85ccdd.jpg

1920

true

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

4. 7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

мгу имени м. в. ломоносова, космос — риа наука

Наука, МГУ имени М. В. Ломоносова, Космос — РИА Наука

МОСКВА, 19 авг — РИА Новости. Галактические космические лучи могут способствовать повышению обучаемости космонавтов, совершающих межпланетные полеты — к такому выводу пришел коллектив ученых из ведущих российских научных центров, выполнявших модельные эксперименты на крысах, сообщила пресс-служба МГУ имени Ломоносова.

«Ионизирующее излучение всё же вызывает глубокое ремоделирование нервной ткани. Так уж сложилось, что функционально это сказывается положительно на центральной нервной системе»,- приводит пресс-служба слова старшего научного сотрудника лаборатории психофармакологии Центра психиатрии и наркологии имени Сербского Виктора Кохана.

19 августа 2019, 03:24Наука

Ученые научились предсказывать землетрясения по снимкам из космоса

Изучить воздействие космических лучей на человека не представлялось возможным, так как пилотируемые полеты на Международную космическую станцию (вращается на высоте чуть более 400 километров над Землей) не воспроизводят радиационную обстановку в межпланетном пространстве. Исследования проводились на Земле на крысах. Для наиболее полного воссоздания космических лучей грызунов облучали тяжелыми заряженными частицами (ядра никеля и железа) и гамма-лучами. Дозы, которые получили подопытные животные, сравнимы с количеством радиации, с которым могли бы столкнуться космонавты при 860-суточном полете.

Крыс разделили на две группы – контрольную и подопытную. С грызунами проводили когнитивные тесты, исследовали их на МРТ. На 25 день после облучения отобрали образцы мозга у всех молодых крыс. На 211-ом дне после облучения тесты провели еще раз, а на 242 опять отобрали образцы мозга. Ученые отмечают, что после облучения крысы стали более тревожными, однако этот эффект нивелировался у зрелых животных.

13 августа 2019, 11:26Наука

Ученые исключили возможность падения опасного астероида на Землю

«Подвергшиеся радиации крысы демонстрировали более высокие показатели в тестах на ориентирование в пространстве в сравнении с контрольными группами», — отмечает пресс-служба.

Как показали исследования, у крыс из контрольной и опытной групп отличались концентрации глутамата и гамма-аминомасляной кислоты в мозге. Эти молекулы выполняют функцию нейромедиаторов в центральной нервной системе: глутамат — возбуждает, а ГАМК — затормаживает. У облученных крыс уровень ГАМК оказался пониженным, что и вызвало «растормаживание» ЦНС.

Влияние космических лучей на здоровье человека

Аллкофер, О.К. и Гридер, П.Ф.К.: 1984, Космические лучи на Земле , Серия данных по физике, Fachinformationszentrum Karlsruhe, Report 25–1.
Бадхвар, Г. Д. и О’Нил, П. Н.: 1994, «Долговременная модуляция галактического космического излучения и ее модель для исследования космоса», Adv. Пространство. Рез.
10 , 749–752.
Артикул
ОБЪЯВЛЕНИЯ
Google ученый
Бадхвар, Г. Д.: 1999, «Мощность дозы излучения в космических челноках как функция плотности атмосферы», Рад. Изм.
30 , 401–414.
Артикул
Google ученый
Baggenstos, M. and Zeller, W.: 1999, Radioaktivität und Strahlenschutz , deBundesamt für Gesundheit, CH-3003 Берн, Швейцария.
Google ученый
Бейли, С.: 2000, «Радиационное воздействие на экипаж — обзор», Nuclear News
32 , 40.
Google ученый
Белов А.: 2000, «Крупномасштабная модуляция: взгляд с Земли», Космические науки. Ред. , этот выпуск.
Бентон, Э. В. и Бадхвар, Г. Д. (ред.): 1999, Proc. Влияние событий с солнечными энергетическими частицами на разработку пилотируемых космических полетов , Рад. Изм.
30 .
Чен Дж., Шенетт Д., Кларк Р., Гарсия-Муньос М., Гузик Т. К., Пайл К.Р., Санг Ю. и Вефель П.Дж.: 1994, «Модель Галактические космические лучи для использования в расчете спектров линейной передачи энергии ‘, Adv. Пространство. Рез.
10 , 765–769.
Артикул
ОБЪЯВЛЕНИЯ
Google ученый
Дайер, К.С., Симс, А.Дж., Фаррен, Дж., и Стивен, Дж.: 1990, «Измерения усиления воздействия солнечных вспышек на одно событие, нарушающее окружающую среду в верхних слоях атмосферы», IEEE Trans. Нукл. науч. НС
37 , 1929–1937 гг.
Артикул
ОБЪЯВЛЕНИЯ
Google ученый
Европейская комиссия: 1996 г., Директива Совета 96/29 EURATOM, DG XI, Брюссель.
Google ученый
FAA: 1994, Подготовка членов экипажа по радиационному облучению в полете, Консультативный циркуляр FAA 120–61.
Фейнман, Дж. , Спитале, Г., Ванд, Дж., и Габриэль, С.: 1993, «Модель межпланетного потока протонов», J. Geophys. Рез.
98 , 13281–13294.
Артикул
ОБЪЯВЛЕНИЯ
Google ученый
Фиорино, Ф. (составитель): 1996, «Радиационные пределы», Неделя авиации и космической техники , с. 23.
Foelsche, T.: 1965, в A. Reetz, Jr. (ред.), «Ионизирующие излучения в сверхзвуковых транспортных полетах», Proc. 2-й симп. по защите от радиации в космосе, NASA SP
71 , Вашингтон, округ Колумбия, США, стр. 287–299.
Forbush, SE: 1946, «Три необычных увеличения космических лучей, возможно, из-за заряженных частиц от Солнца», Phys. Ред.
70 , 771–772.
Артикул
ОБЪЯВЛЕНИЯ
Google ученый
Фридберг, В., Коупленд, К. , Дьюк, Ф.Е., О’Брайен, К., и Дарден, Э.Б., мл.: 1999 г., «Руководство и техническая информация, предоставленные Федеральным авиационным управлением США для обеспечения радиационной безопасности». для членов экипажа авианосца, Дозиметрия радиационной защиты
86 , 323–327.
Google ученый
Глисон, Л.Дж. и Аксфорд, В.И.: 1967, «Космические лучи в межпланетной среде», Astrophys. Дж.
149 , L115–L118.
Артикул
ОБЪЯВЛЕНИЯ
Google ученый
Гундеструп, М. и Сторм, Х. Х.: 1999, «Радиационно-индуцированный острый миелоидный лейкоз и другие виды рака у членов экипажа коммерческих самолетов: популяционное когортное исследование», Lancet
354 , 2029–2031.
Артикул
Google ученый
Халс, Дж. : 1986, «Голубиные гонщики возвращаются домой из-за бури геомагнитной активности», Rocky Mountain News , Денвер, Колорадо, США, с. 32.
МКРЗ: 1991 г., «Рекомендации Международной комиссии по радиологической защите 1990 г.», Публикация МКРЗ 60, Ann. МКРЗ
21 , Пергамон Пресс, Оксфорд.
Google ученый
Локвуд, Дж. А. и Ши, Массачусетс: 1961, «Вариации космического излучения в ноябре 1960 года», J. Geophys. Рез.
66 , 3083–3093.
ОБЪЯВЛЕНИЕ
Google ученый
Локвуд, Дж. А. и Ши, Массачусетс: 1962, «Увеличение нуклонной интенсивности космических лучей в ноябре 1960 года», J. Phys. соц. Япония
17 , Дополнение A-II, 306–309.
Google ученый
Ловелл, Дж. Л., Далдиг, М. Л., и Хамбл, Дж. Э.: 1998, «Расширенный анализ повышения уровня поверхности Земли космическими лучами в сентябре 1989 года», J. Geophys. Рез.
103 , 23 733–23 742.
Артикул
ОБЪЯВЛЕНИЯ
Google ученый
Мейер П., Паркер Э. Н. и Симпсон Дж. А.: 1956, «Солнечные космические лучи февраля 1956 г. и их распространение через межпланетное пространство», Phys. Ред.
104 , 768–783.
Артикул
ОБЪЯВЛЕНИЯ
Google ученый
NCRP: 1993a, «Облучение населения в США и Канаде естественным фоновым излучением», Национальный совет по радиационной защите и измерениям, отчет
94 , NCRP, Бетесда, Мэриленд, США.
Google ученый
NCRP: 1993b, «Оценка рисков для радиационной защиты», Отчет Национального совета по радиационной защите и измерениям
116 , NCRP, Бетесда, Мэриленд, США.
Google ученый
NCRP: 1995, «Радиационное воздействие и полет на большой высоте», Комментарий Национального совета по радиационной защите и измерениям № 12, NCRP, Бетесда, Мэриленд, США.
Google ученый
О’Брайен, К.: 1978, «LUIN, Код для расчета распространения космических лучей в атмосфере», (Обновление HASL-275), Отчет Лаборатории измерений окружающей среды № EML-338 , Нью-Йорк.
О’Брайен, К., Ши, М.А., Смарт, Д.Ф., и де ла Зерда Лернер, А.: 1991, в CP Sonett, MS Giampapa и MS Matthews (ред.), «Производство космогенных изотопов в атмосфере Земли и их запасы», The Sun in Time , The University of Arizona Press, Тусон, Аризона, США , стр. 317–342.
Google ученый
О’Брайен, К., Смарт, Д.Ф., и Зауэр, Х.Х.: 1996, «Атмосферные космические лучи и солнечные энергетические частицы на высоте самолета», в: Достижения и применение в области радиационной защиты и экранирования, Proc. 1996 Актуальная встреча, амер. Нукл. соц.
1 , Ла Гранж, Иллинойс, США, стр. 59–67
Google ученый
О’Брайен, К., Фридберг, В., Смарт, Д.Ф., и Зауэр, Х.Х.: 1998, «Среда излучения атмосферных, космических и солнечных энергетических частиц на высотах самолета», Adv. Космический Рез.
21 , 1739–1748.
Артикул
ОБЪЯВЛЕНИЯ
Google ученый
Паркер, Э. Н.: 1965, «Прохождение энергичных заряженных частиц через межпланетное пространство», Planetary Space Sci.
13 , 9–49.
Артикул
ОБЪЯВЛЕНИЯ
Google ученый
Пуккала, Э., Аувинен, А., и Уолберг, Г.: 1995, «Заболеваемость раком среди бортпроводников финских авиакомпаний, 1967–1992», British Med. Дж.
311 , 649–652.
Google ученый
Reitz, G.: 1993, «Радиационная среда в стратосфере», Rad. прот. Дозиметрия
48 , 65–72.
Google ученый
Сабака, Т.Дж., Лангель, Р.Л., Болдуин, Р.Т., и Конрад, Дж.А.: 1997, «Геомагнитное поле, 1900–1995 гг., включая крупномасштабные поля из магнитосферных источников и модели-кандидаты НАСА для 1955 Редакция IGRF’, J. Geomag. Геоэлект.
49 , 157–206.
Google ученый
Наука: 1999, «Магнитные клетки: легенды?», Новости недели
283 , 775.
Google ученый
Сентман Д. Д., Троицкая В. и Бреус Т.: 1992, «Солнечно-земные эффекты на биоту», неопубликованный отчет, подготовленный для Научного комитета по солнечно-земной физике (СКОСТЕП).
Ши, М. А. и Смарт, Д. Ф.: 1990, «Краткий обзор крупных солнечных протонных событий», Solar Phys.
127 , 297–320.
Артикул
ОБЪЯВЛЕНИЯ
Google ученый
Ши, Массачусетс и Смарт, Д.Ф.: 1993a, «История энергетических солнечных протонов за последние три солнечных цикла, включая обновление цикла 22», в C. E. Swenberg, G. Horneck, and EG Stassinopoulos (eds. ), Биологические эффекты и физика солнечного и галактического космического излучения, часть B , Plenum Press, Нью-Йорк, стр. 37–71.
Google ученый
Ши, М. А. и Смарт, Д. Ф.: 1993b, в Дж. Хрушка, М. А. Ши, Д. Ф. Смарт и Г. Хекман (ред.), «Солнечные протонные события: история, статистика и прогнозы», Solar-Terrestrial Предсказания-IV,
2 , физ. Океанический и Атмосферный. Админ., экологические Res. Lab., Боулдер, Колорадо, США, стр. 48–70.
Google ученый
Ши, М. А. и Смарт, Д. Ф.: 1994, «Значительные солнечные протонные события 22-го солнечного цикла и сравнение событий предыдущих солнечных циклов», Adv. Космический Рез.
14 , (10)631–(10)638.
Артикул
ОБЪЯВЛЕНИЯ
Google ученый
Ши, М. А. и Смарт, Д. Ф.: 1999, «Модели солнечных протонных событий в течение четырех солнечных циклов», Проц. 26-й междунар. Конф. космических лучей.
6 , 374–377.
Google ученый
Шуршаков В.А., Петров В.М., Иванов Ю.В. В., Бондаренко В. А., Цетлин В. В., Махмутов В. С., Дачев Ц. П., Семкова Ю.В.: 1999, «События солнечных частиц, наблюдаемые на станции МИР», Рад. Изм.
30 , 317–326.
Артикул
Google ученый
Смарт, Д. Ф. и Ши, Массачусетс: 1991, «Сравнение магнитуды высокоэнергетического события 29 сентября 1989 г. с событиями солнечного цикла 17, 18 и 19», Proc. 22-я межд. Конференция космических лучей, Дублин
3 , 101–104.
Google ученый
Совет по космическим исследованиям: 1996, «Радиационная опасность для экипажей межпланетных миссий: биологические проблемы и стратегии исследований», Национальный исследовательский совет, National Academy Press, Вашингтон, США.
Google ученый
Swenberg, C.E., Horneck, G., и Stassinopoulos, E.G. (eds.): 1993, Biological Effects and Physics of Solar and Galactic Cosmic Radiation, Parts A and B , NATO ASI Series, 243A и 243B , Пленум Пресс, Нью-Йорк.
Google ученый
Виллорези Г. , Бреус Т. К., Юччи Н., Дорман Л. И. и Рапопорт С. И.: 1994, «Влияние геофизических и социальных эффектов на частоту возникновения клинически важных патологий (Москва, 1979–1981)», Physics Medica .
Х , 79–81.
Google ученый
Уолкотт, К., Гулд, Дж. Л., Киршвинк, Дж. Л.: 1979, «У голубей есть магниты», Наука
205 , 1027–1028.
ОБЪЯВЛЕНИЕ
Google ученый
Уилсон, Дж. В., Таунсенд, Л. В., Шиммерлинг, В., Ханделвал, Г. С., Хан, Ф., Нили, Дж. Ф., Кучинотта, Ф. А., Симонсен, Л. К., Шинн, Дж. Л., и Норбери, Дж. В.: 1991, Транспортные методы и взаимодействие космических излучений , Справочная публикация НАСА 1257 (глава 12).
Уилсон, Дж. В., Кучинотта, Ф. А., Шинн, Дж. Л., Симонсен, Л. К., Дубей, Р. Р., Джордан, В. Р., Джонс, Т. Д., Чанг, С. К., и Ким, М. Ю.: 1999, «Защита от воздействия солнечных частиц». в глубоком космосе». Рад. Изм.
30 , 361–382.
Артикул
Google ученый

Скачать ссылки

Как космические лучи могли сформировать жизнь

Прежде чем на Земле появились животные, бактерии или даже ДНК, самовоспроизводящиеся молекулы медленно эволюционировали из простой материи в жизнь под постоянным потоком энергетических частиц из космоса.

Магнитно-поляризованное излучение преимущественно ионизировало один тип «ручности», что привело к несколько разной частоте мутаций между двумя зеркальными протоформами жизни. Со временем правосторонние молекулы превзошли своих левовращающих собратьев. (Изображение предоставлено Фондом Саймонса)

В новой статье профессор Стэнфорда и бывший ученый с докторской степенью предполагают, что это взаимодействие между древними протоорганизмами и космическими лучами может быть ответственно за решающее структурное предпочтение, называемое хиральностью, в биологических молекулах. Если их идея верна, она предполагает, что вся жизнь во Вселенной может иметь одни и те же хиральные предпочтения.

Хиральность, также известная как хиральность, — это существование зеркальных версий молекул. Как левая и правая руки, две хиральные формы одной молекулы отражают друг друга по форме, но не выстраиваются в линию, если их сложить. В каждой крупной биомолекуле — аминокислотах, ДНК, РНК — жизнь использует только одну форму молекулярной хиральности. Если зеркальная версия молекулы заменяет обычную версию в биологической системе, система часто дает сбой или полностью перестает функционировать. В случае с ДНК один-единственный неправильный сахар разрушил бы стабильную спиральную структуру молекулы.

Луи Пастер впервые обнаружил эту биологическую гомохиральность в 1848 году. С тех пор ученые спорят о том, была ли хиральность жизни обусловлена случайностью или каким-то неизвестным детерминистическим влиянием. Пастер предположил, что если жизнь асимметрична, то это может быть связано с асимметрией фундаментальных физических взаимодействий, существующих во всем космосе.

«Мы предполагаем, что биологическая рукость, которую мы наблюдаем сейчас на Земле, связана с эволюцией среди магнитно-поляризованного излучения, где крошечная разница в скорости мутаций могла способствовать эволюции жизни на основе ДНК, а не ее зеркальному отражению», — сказал он. Ноэми Глобус, ведущий автор статьи и бывший научный сотрудник Института астрофизики элементарных частиц и космологии им. Кавли (KIPAC).

В своей статье, опубликованной 20 мая в Astrophysical Journal Letters , исследователи детализируют свои аргументы в пользу того, что космические лучи являются источником гомохиральности. Они также обсуждают возможные эксперименты для проверки своей гипотезы.

Магнитная поляризация из космоса

Космические лучи — это распространенная форма высокоэнергетического излучения, которое исходит из различных источников во Вселенной, включая звезды и далекие галактики. После попадания в атмосферу Земли космические лучи в конечном итоге распадаются на элементарные частицы. На уровне земли большая часть космических лучей существует только в виде частиц, известных как мюоны.

Мюоны — это нестабильные частицы, существующие всего две миллионные доли секунды, но поскольку они движутся со скоростью, близкой к скорости света, их обнаружили на глубине более 700 метров под поверхностью Земли. Они также магнитно поляризованы, а это означает, что в среднем все мюоны имеют одинаковую магнитную ориентацию. Когда мюоны, наконец, распадаются, они производят электроны с той же магнитной поляризацией. Исследователи полагают, что проникающая способность мюона позволяет ему и его дочерним электронам потенциально воздействовать на хиральные молекулы на Земле и повсюду во Вселенной.

«Мы все время подвергаемся облучению космическими лучами», — объяснил Глобус, который в настоящее время является научным сотрудником Нью-Йоркского университета и Института Флэтайрон Фонда Саймонса. «Их эффекты малы, но постоянны в любом месте на планете, где могла бы развиваться жизнь, а магнитная поляризация мюонов и электронов всегда одинакова. И даже на других планетах космические лучи будут иметь тот же эффект».

Гипотеза исследователей состоит в том, что в начале жизни на Земле это постоянное и постоянное излучение по-разному влияло на эволюцию двух зеркальных форм жизни, помогая одной в конечном итоге преобладать над другой. Эти крошечные различия в частоте мутаций были бы наиболее значительными, когда жизнь зарождалась, а задействованные молекулы были очень простыми и более хрупкими. При таких обстоятельствах небольшое, но постоянное хиральное влияние космических лучей могло за миллиарды поколений эволюции привести к той единственной биологической ручности, которую мы наблюдаем сегодня.

«Это немного похоже на колесо рулетки в Вегасе, где вы можете отдать предпочтение красным карманам, а не черным», — сказал Роджер Бландфорд, профессор Люка Блоссома в Школе гуманитарных и естественных наук в Стэнфорд и автор на бумаге. «Сыграй несколько игр, ты и не заметишь. Но если вы будете играть в эту рулетку в течение многих лет, те, кто обычно делает ставки на красное, заработают деньги, а те, кто делает ставку на черное, проиграют и уйдут».

Готовы удивляться

Глобус и Блэндфорд предлагают эксперименты, которые могут помочь подтвердить или опровергнуть их гипотезу о космических лучах. Например, они хотели бы проверить, как бактерии реагируют на излучение с различной магнитной поляризацией.

«Эксперименты, подобные этому, никогда не проводились, и я рад видеть, чему они нас учат. Сюрпризы неизбежно возникают при дальнейшей работе над междисциплинарными темами», — сказал Глобус.

Исследователи также с нетерпением ждут органических образцов с комет, астероидов или Марса, чтобы увидеть, проявляют ли они хиральное смещение.

«Эта идея связывает фундаментальную физику и происхождение жизни», — сказал Бландфорд, который также является профессором физики и физики элементарных частиц Стэнфорда и SLAC и бывшим директором KIPAC. «Независимо от того, правильно это или нет, соединение этих очень разных областей захватывает, и успешный эксперимент должен быть интересным».

Это исследование финансировалось Фондом Корет, Нью-Йоркским университетом и Фондом Саймонса.