Znanost o svemiru: Zašto su miševi, pivo i spermatozoa poslani na orbitu
12. travnja 1961. Yuri Gagarin Postao je prva osoba u povijesti koja je letjela u svemir. Nekoliko desetljeća kasnije, nevjerojatno je postalo gotovo trivijalno - svijet je počeo govoriti o svemirskom turizmu. Istina, to nije počelo vrlo glatko: 1986. prvi turistički svemir bio je američki učitelj, Christa McAuliffe, koja je umrla 73 sekunde nakon lansiranja Challenger šatla, a SAD su donijeli zakon kojim se zabranjuje let u svemir za neprofesionalce. No svijet se mijenjao i poboljšali su se načini da se osigura sigurnost putnika.
Poslovni čovjek Dennis Tito, osnivač Canonicala Mark Shuttleworth, osnivač Sensors Unlimited Gregory Olsen, osnivač tvrtke Prodea Systems Anoushe Ansari, prva žena među svemirskim turistima, voditeljica namjerne softverske korporacije Charles Simony (i dva puta), programer računalnih igara Richard Garry, već su uspjeli posjetiti ISS i izvršni direktor Cirque du Soleil Guy Laliberte. I lansiranje Tesline auta s lutkom na brodu ne može ne impresionirati - pogotovo ako se uzme u obzir ironična referenca na romane "Hitchhiker's Guide to Galaxy" u obliku poruke "Don't Panic" na multimedijskom sustavu.
Sve to, međutim, ne znači da je čovječanstvo pokorilo svemir. Još uvijek imamo puno zadataka, kao što su planovi za kolonizaciju Marsa. I sada, znanstvenici ne propuštaju priliku da koriste prostor za svoje potrebe. Međunarodna svemirska stanica je laboratorij u orbiti gdje možete provoditi jedinstvene pokuse. To bi moglo biti korisno i za astronaute i za buduće Marsove stanovništvo, let na koji je, kako se ispostavilo, dvostruko opasniji kao što su svi mislili. No, do sada dopušta barem dobivanje podataka za znanstvena, uključujući medicinska otkrića.
Dvojni astronauti i promjena genoma
Scott i Mark Kelly jedini su apsolutno identični kosmonauti na svijetu (oni su identični blizanci). Barem je to bilo sve dok Scott nije proveo gotovo godinu dana u uvjetima bestežinskog stanja. Obično astronauti "žive" na ISS-u ne duže od šest mjeseci, ali Scott Kelly je namjerno poslan u stanicu na duže razdoblje - tako da bi promjene u njegovom tijelu bile vidljivije. Nakon povratka, istraživači su usporedili njegovu izvedbu s bratom: ispostavilo se da je Scottova visina porasla za gotovo pet centimetara. Osim toga, njegova tjelesna težina se smanjila, mikrobiom (skup mikroorganizama) crijeva se gotovo u potpunosti promijenio, a genom je, prema preliminarnoj analizi, doživio neke promjene.
Sve je to omogućilo stručnjacima NASA-e da navedu da je svemirsko okruženje u tijelu Scott Kellyja aktiviralo skupinu "kozmičkih" gena koji su utjecali na imunitet, značajke koštanog tkiva, vida, sluha i nekih drugih pokazatelja. Unatoč činjenici da se većina promjena (primjerice, rasta) nakon nekog vremena vratila na početnu točku, oko 7% gena je fiksirano u novom stanju. Znanstvenici vjeruju da se uzrok onoga što se događa treba tražiti u "kozmičkom stresu" - utjecaju na tijelo atipične okoline, koju tijelo shvaća kao prijetnju, odgovarajući na to.
Svemirsko okruženje aktivirano u tijelu Scott Kelly grupe "kozmičkih" gena koji utječu na imunitet, značajke koštanog tkiva, vid, sluh
U prethodnim studijama, usput rečeno, zabilježeno je da letovi u svemir na poseban način utječu na mozak, čineći ga neuroplastičnijim. Prema eksperimentu provedenom na sveučilištu u Michiganu, količina sive tvari u astronautima smanjila se u nekim područjima, dok je u nekim drugim područjima bila potrebna u ovom trenutku - na primjer, u zonama odgovornim za kretanje donjih ekstremiteta - povećala se.
Istovremeno, tim znanstvenika sa Sveučilišta Florida otkrio je da astronauti imaju veći rizik od problema sa srcem kada putuju na Mjesec: na temelju podataka dobivenih od sudionika Apolla od 1961. do 1972. godine, otkrili su da kozmičko zračenje uzrokuje oko pet puta više štete srcu i posudama "lunarnih" astronauta u usporedbi s astronautima koji nikada nisu letjeli na Mjesec.
Pinky i Brain: miševi u svemiru
Na stanje jetre negativno utječe ne samo alkohol i masna hrana, nego i letovi u svemir. Ovaj zaključak napravili su 2011. godine istraživači sa Sveučilišta Colorado koji su glodavce najprije poslali u prostor gotovo dva tjedna (ili preciznije, trinaest i pol dana), a zatim su promatrali kako su se njihovi organi promijenili nakon ovog neobičnog putovanja. Analiza podataka pokazala je da su glavni problemi povezani s jetrom: životinje su otkrile početne znakove bezalkoholne masne bolesti. Vrlo je teško utvrditi točan uzrok u takvim eksperimentima, ali znanstvenici su predložili da je let pokrenuo procese koji izazivaju razvoj fibroze (proliferacije vezivnog tkiva).
Što se tiče laboratorijskih miševa - njihovo putovanje u prostor moderne znanosti je među najvažnijima. Eksperimenti na glodavcima se ne mogu ponoviti u ljudima iz etičkih razloga - ali pomažu u razumijevanju može li se ljudsko tijelo nositi s efektima dugotrajnog snažnog kozmičkog zračenja koje može uzrokovati mutacije, primjerice, koje dovode do malignih tumora. Ne samo odrasli miševi se šalju u ISS, već također smrznuti mišji embriji. Nakon povratka na Zemlju, oni se uvode u organizme surogatnih majki miševa i pod tradicionalnim uvjetima promatraju rast i razvoj miševa.
Sredinom prošle godine kalifornijski znanstvenici objavili su svoju namjeru da odmah pošalju četrdeset miševa na ISS kako bi testirali novo cjepivo za osteoporozu. Eksperimentalni lijek razvijen na bazi koštanog proteina NELL-1 trebao bi zaštititi koštano tkivo od osteoklasta - stanica koje ga uništavaju. Odavno je poznato da ljudi nakon pedeset godina svake godine u prosjeku gube 0,5% koštanog tkiva. Međutim, u uvjetima bez težine taj se proces ubrzava. Ako su testovi uspješni, cjepivo će pomoći i astronautima koji su prisiljeni mjesecima provoditi u orbiti, i "zemljanima" koji su suočeni s oštećenjem kostiju.
Svemirska pivovara
Obilje istraživanja o temama koje se na prvi pogled čine neznanstvenim (na primjer, pronalaženje razloga zbog kojih žene njušku košulje svojih partnera) vjeruju da znanost nije nužno dosadna. To je osobito istinito kada se znanstvenici udružuju s gastronomskim - ili, u ovom slučaju, alkoholnim entuzijastima. U 2017. godini češka pivovara Budweiser priopćila je kako će uskoro na ISS poslati sjeme ječma. Zašto? Postati prvi koji je počeo proizvoditi pivo u svemiru.
Naravno, pivari nisu mogli raditi samo sami. Oni su udružili snage s Centrom za unapređenje svemirskih znanosti, voditeljem američkog laboratorija na ISS-u i privatnom tvrtkom Space Tango. Planirano je da se dvadeset ječmenih sjemenki pošalje u svemirsku postaju, koja će sudjelovati u najmanje dva eksperimenta: prva će proučavati ponašanje sjemena u uvjetima mikrogravitacije (tj. Gravitacije unutar svemirske letjelice, koja je prisutna, iako mnogo slabija nego na Zemlji), drugi je rast ječma u bestežinskom stanju.
Istina, "uskoro" u slučaju eksperimenta s prostorom je labav koncept. Još nije jasno hoće li se ostvariti ideja vlasnika Budweisera. Problem je u tome što je sjeme već trebalo biti isporučeno na ISS: raketa SpaceX CRS-13 s njima na brodu planirana je za početak 4. prosinca 2017., zatim 8. ili 12. prosinca, ali je lansiranje odgođeno cijelo vrijeme. Informacije o ovom pitanju još nisu prijavljene, tako da je malo vjerojatno da će kozmičko pivo početi kuhati ove godine.
Hrana po pravilima i bez
Puna i uravnotežena prehrana jedan je od najvažnijih problema za astronaute tijekom dugih letova. Naravno, možete se osloniti na poznate "cijevi", ali znanstvenici ne odustaju od pokušaja da razviju nešto što je moguće bliže zemaljskoj prehrani. Na brodu ISS uspjeli smo uzgojiti samo salatu, ali rad na stvaranju raznovrsnijeg izbornika ne zaustavlja se ni na trenutak.
Nedavno je istraživački tim u njemačkoj stanici Neumayer III na Antarktiku, koristeći hidroponiku, uspio uzgojiti ne samo salatu, nego i rotkvice i krastavce bez svjetla i tla. Čak i ako Antarktika nije prostor, teški klimatski uvjeti omogućuju izradu tehnologija za uzgoj povrća (iu budućnosti, voća) koje će biti primjenjive na ISS.
Što se tiče mesa, Memphis Meats je postigao određeni uspjeh u tome, "narastao" je u laboratoriju za mesne okruglice, koji po ukusu ne popušta tradicionalnim
Što se tiče mesa, neki uspjeh u tome postigao je Memphis Meats, koji se u laboratoriju za mesne okruglice „uzgajao“, po ukusu, ni na koji način niži od tradicionalnih. Predstavnici tvrtke uvjereni su da uvođenje njihovih proizvoda u svemirsku prehranu može nastati u sljedećih pet godina. S druge strane, za to vrijeme u Space10, inovacijskom centru i IKEA-inom posebnom laboratoriju, mogu shvatiti kako ponovno stvoriti svoju budućnost brze hrane, u bestežinskom stanju, uključujući hot-dogove iz spiruline (plavo-zelene alge) i crvotočine, tako da Memphis Meats nije da se opustite.
Tim znanstvenika sa Sveučilišta u Pennsylvaniji također se može natjecati za pravo na hranjenje astronauta koji su shvatili kako pretvoriti otpad u hranu. U procesu prerade otpada u posebnom zatvorenom sustavu, uspjeli su dobiti kulturu Methylococcus capsulatus, 52% koja se sastoji od proteina i 36% masti, što može biti korisno iu dugim letovima iu budućim pokušajima kolonizacije drugih planeta.
Kozmičke mutacije i zemaljski otpor
Zašto poslati kolonije kolonije stafilokoka na ISS? Odgovor na to pitanje ne čini se očiglednim, ali šef Nanobiosym Anita Goelle, koji je o tome upitao NASA, sigurno zna. Opasni "putnici" ušli su u svemir 18. veljače 2017., a cilj kampanje bio je proučavanje mehanizama mutacija tih bakterija i, kao rezultat, dobivanje informacija koje će pomoći u razvoju lijekova na Zemlji.
Važno je da je Staphylococcus aureus otporan na mnoge antibiotike i može uzrokovati sepsu, infekcije krvi i upalu pluća. U prethodnim studijama, gljivice su rasle brže pod mikrogravitacijom, a Goelle je sugerirao da se to može dogoditi s bakterijama koje brže mutiraju. Pretpostavlja se da se mogu pojaviti mutacije s kojima još nismo upoznati, a to će nam omogućiti da počnemo raditi na prikladnim lijekovima, a potreba za njima još nije nastala - zvuči barem ohrabrujuće.
Seks i rađanje djece na Marsu
Ako govorimo o kolonizaciji Marsa kao nešto stvarno, postavlja se vrlo važno pitanje: što učiniti s reprodukcijom? Vrlo je važno uzeti u obzir utjecaj na zametne stanice sunčevog zračenja, koji je stotinu puta jači u prostoru nego na Zemlji. Drugi važan čimbenik je mikrogravitacija, koja, kao što je spomenuto 1988., može ubrzati kretanje sperme. Međutim, prije trideset godina istraživači nisu mogli utvrditi utječe li na proces oplodnje.
Sve se promijenilo 2017. godine, kada su japanski znanstvenici poslali zamrznute uzorke sperme miševa koji su bili pohranjeni na ISS-u devet mjeseci u svemir. Kada su se vratili u zemlju, odmrznuli, a zatim koristili za oplodnju, ispostavilo se da je šteta, iako je bila, bila minimalna. Kao rezultat toga, devet "svemirskih" miševa pojavilo se odjednom - sasvim normalno, bez anomalija u genomu ili razvoju, koje su i same bile sposobne za oplodnju i dale punopravno potomstvo.
Ovaj je pokus omogućio da se kaže da je kozmos vrlo pogodan za oplodnju. Druga stvar je da su miševi rođeni na Zemlji, a spermiji su pohranjeni na ISS-u ne predugo - i ako se ti uvjeti promijene, modifikacija genoma može postati značajnija. Prema istraživačima, planiraju to provjeriti čim se pojavi prilika.
slike:NASA (1, 2, 3)
