Космически науки: Защо мишки, бира и сперматозоиди са изпратени на орбита
12 април 1961 г. Юрий Гагарин Той стана първият човек в историята, който лети в космоса. Няколко десетилетия по-късно, невероятното стана почти тривиално - светът започна да говори за космически туризъм. Вярно е, че не стартира много гладко: през 1986 г. първият космически турист трябваше да стане американска учителка, Криста МакОлиффе, която почина 73 секунди след пускането на совалката на Challenger, а САЩ приеха закон, забраняващ полети до космоса за непрофесионалисти. Но светът се променяше и начините за гарантиране на безопасността на пътниците бяха подобрени.
Бизнесменът Денис Тито, основател на Canonical Марк Шатлуърт, основател на Sensors Unlimited Грегъри Олсен, основател на Prodea Systems Ануше Ансари, първата жена сред космическите туристи, ръководител на преднамерената софтуерна корпорация Чарлз Симони (и два пъти), разработчик на компютърни игри Ричард Гари, вече успяха да посетят МКС и изпълнителния директор на Cirque du Soleil Гай Лалиберте. И пускането на автомобил на Тесла с манекен на борда на Илона Маск не може да пропусне да впечатли - особено като се има предвид ироничното позоваване на романите „Пътеводител на Газовия автостоп“ под формата на съобщение „Не се паник“ в мултимедийната система.
Всичко това обаче не означава, че човечеството е покорило космоса. Все още имаме много задачи, като планове за колонизация на Марс. И сега, учените не пропускат възможността да използват пространството за свои собствени цели. Международната космическа станция е лаборатория в орбита, където можете да провеждате уникални експерименти. Това би могло да бъде полезно както за астронавтите, така и за бъдещите жители на Марс, полетът до който, както се оказа, е два пъти по-опасен, отколкото всички си мислят. Но досега това позволява поне да се получат данни за научни, включително медицински, открития.
Двойни астронавти и геномна промяна
Скот и Марк Кели са единствените абсолютно идентични космонавти в света (те са идентични близнаци). Най-малко, докато Скот прекара почти една година в условия на безтегловност. Обикновено астронавтите "живеят" на МКС не повече от шест месеца, но Скот Кели е бил умишлено изпратен на станцията за по-дълъг период - така че промените в тялото му да бъдат по-забележими. След завръщането си, изследователите сравняват представянето му с брат си: се оказа, че височината на Скот се е увеличила с почти пет сантиметра. В допълнение, неговото телесно тегло е намаляло, микробиома (набор от микроорганизми) на червата почти напълно се е променил, и геномът, според предварителния анализ, е претърпял някои промени.
Всичко това позволи на експертите на НАСА да заявят, че космическата среда активира в тялото на Скот Кели група от "космически" гени, които засягат имунитета, особеностите на костната тъкан, зрението, слуха и някои други показатели. Въпреки факта, че повечето от промените (например растеж) след известно време се върнаха към изходната точка, около 7% от гените бяха фиксирани в новото състояние. Учените смятат, че причината за това, което се случва, трябва да се търси в "космическия стрес" - въздействието върху тялото на една нетипична среда, която тялото възприема като заплаха, отговаряйки по съответния начин.
Космическата среда, активирана в тялото на Скот Кели, група от "космически" гени, които засягат имунитета, особеностите на костната тъкан, зрението, слуха
В предишните изследвания, между другото, беше отбелязано, че полетите в космоса по специален начин засягат мозъка, правейки го по-невропластичен. Според експеримент, проведен в университета в Мичиган, количеството сиво вещество в астронавтите е намаляло в някои области, докато в други, които са били по-необходими в момента - например в зоните, отговорни за движението на долните крайници - се увеличава.
В същото време екип от учени от Университета на Флорида открили, че астронавтите са имали по-висок риск от сърдечни проблеми при пътуване до Луната: въз основа на данни, получени от участници от Аполо от 1961 до 1972 г., те открили, че космическата радиация причинява пет пъти повече вреда за сърцето и съдовете на "лунните" астронавти в сравнение с астронавтите, които никога не са летели на Луната.
Пинки и мозък: мишки в космоса
Състоянието на черния дроб се влияе негативно не само от алкохола и мастните храни, но и от полетите в космоса. Това заключение е направено през 2011 г. от изследователи от Университета в Колорадо, които за първи път изпращат гризачите в космоса в продължение на почти две седмици (или по-точно тринадесет и половина дни), и след това разглеждат как се променят техните органи след това необичайно пътуване. Анализът на данните показва, че основните проблеми са свързани с черния дроб: животните са открили първоначалните признаци на безалкохолно мастно заболяване. Доста трудно е да се установи точната причина за такива експерименти, но учените предполагат, че полетът е предизвикал процеси, които провокират развитието на фиброза (пролиферация на съединителна тъкан).
По отношение на лабораторните мишки - пътуването им в пространството за съвременната наука са сред най-важните. Експериментите върху гризачи не могат да бъдат възпроизведени при хора по етични причини - но те помагат да се разбере дали човешкото тяло може да се справи с ефектите на дълготрайно мощно космическо лъчение, което може да предизвика мутации, например водещи до злокачествени тумори. Не само възрастни мишки се изпращат в МКС, но също така и замразени миши ембриони. След завръщането си на Земята, те се въвеждат в организмите на майките-заместители на мишките и при традиционни условия наблюдават растежа и развитието на мишките.
В средата на миналата година учени от Калифорния обявиха намерението си да изпратят на МКС четиридесет мишки наведнъж, за да тестват нова ваксина за остеопороза. Експериментално лекарство, разработено на базата на костен протеин NELL-1, трябва да защитава костната тъкан от остеокластите - клетките, които го разрушават. Отдавна е известно, че след петдесет години хората губят средно 0,5% от костната тъкан всяка година. Въпреки това, при безтегловни условия този процес се ускорява. Ако тестовете са успешни, ваксината ще помогне на двамата астронавти, които са принудени да прекарват месеци в орбита, и "земляни", които са изправени пред костни увреждания.
Космическа пивоварна
Изобилието от изследвания на теми, които изглеждат ненаучни на пръв поглед (например, намирането на причината жените да ухаят ризите на партньорите си) помага да се вярва, че науката не е задължително скучна. Това е особено вярно, когато учените обединяват усилията си с гастрономически - или в случая алкохолни - ентусиасти. През 2017 г. чешката пивоварна Budweiser обяви, че скоро ще изпрати на ISS ечемични семена. Защо? Да стане първият, който започва да приготвя бира точно в космоса.
Разбира се, пивоварите не биха могли да се справят сами. Те обединиха сили с Центъра за развитие на космическите науки, мениджъра на американската лаборатория на МКС и частната компания Space Tango. Двадесет ечемични семена се планират да бъдат изпратени на космическата станция, която ще вземе участие в най-малко два експеримента: първият ще изследва поведението на семената в условия на микрогравитация (т.е. гравитацията в космическия кораб, който присъства, макар и много по-слаб, отколкото на Земята), вторият е растежът на ечемика в безтегловност.
Вярно е, че "скоро" в случай на космически експерименти е хлабава концепция. Все още не е ясно дали идеята за собствениците на Budweiser ще се сбъдне. Проблемът е, че семената трябваше вече да бъдат доставени на МКС: ракетата SpaceX CRS-13 с тях на борда, планирана да започне на 4 декември 2017 г., след това на 8 или 12 декември, но стартирането беше отложено през цялото време. Информация по този въпрос все още не е докладвана, така че е малко вероятно космическата бира да започне да готви тази година.
Храна по правилата и без
Пълното и балансирано хранене е един от най-важните проблеми за астронавтите по време на дълги полети. Разбира се, можете да разчитате на добре познатите "тръби", но учените не се отказват от опитите си да развият нещо възможно най-близко до земната диета. На борда на МКС успяхме да отглеждаме само маруля, но работата по създаването на по-разнообразно меню не спира за минута.
Неотдавна изследователски екип на немската Neumayer Station III в Антарктика, използвайки хидропоника, успя да нарасне не само маруля, но и репички и краставици без светлина и почва. И дори ако Антарктика не е достатъчно пространство, суровите климатични условия дават възможност да се разработят технологии за отглеждане на зеленчуци (и в бъдеще плодове), които ще бъдат приложими за МКС.
Що се отнася до месото, Мемфис Мейтс е постигнал известен успех в това отношение, той е „израснал” в лабораторията за кюфтета, която на вкус не се поддава на традиционните.
Що се отнася до месото, някои успехи в това се постигнаха с месо от Мемфис, което се „отглеждаше“ в лабораторията за кюфтета, по вкус, по никакъв начин не отстъпващо на традиционните. Представители на компанията са уверени, че въвеждането на техните продукти в космическата диета може да се случи през следващите пет години. От друга страна, през това време в Space10, в центъра за иновации и в специалната лаборатория на IKEA, те могат да разберат как да пресъздадат бързото си хранене на бъдещето при нулева гравитация, включително хот-доги от спирулина (синьо-зелени водорасли) и червени кюфтета, така че Мемфис Мейс не си струва да се отпуснете.
Екип от учени от Университета на Пенсилвания също могат да се съревновават за правото да хранят астронавтите, които са измислили как да превърнат отпадъците в храна. В процеса на преработка на отпадъци в специална затворена система, те успяват да получат култура от Methylococcus capsulatus, 52% от които са протеини и 36% мазнини, които могат да бъдат полезни както при дълги полети, така и в бъдещи опити за колонизиране на други планети.
Космически мутации и земна съпротива
Защо да изпращате колонии от колонии на стафилококи на МКС? Отговорът на въпроса не изглежда очевиден, но главата на Nanobiosym Анита Гоел, която попита НАСА за това, знае със сигурност. Опасните "пътници" влязоха в космоса на 18 февруари 2017 г., а целта на кампанията беше да се проучат механизмите на мутациите на тези бактерии и в резултат на това да се получи информация, която ще помогне за разработването на лекарства на Земята.
Важно е, че Staphylococcus aureus е устойчив на много антибиотици и може да причини сепсис, инфекции на кръвта и пневмония. В предишни проучвания гъбичките растат по-бързо под микрогравитацията и Гоел предполага, че това може да се случи с бактерии, които мутират по-бързо. Предполага се, че може да се появят мутации, с които все още не сме запознати, и това ще ни позволи да започнем да работим върху подходящи медикаменти, докато нуждата от тях все още не е възникнала - звучи поне окуражаващо.
Сексът и раждането на деца на Марс
Ако приемем разговора за колонизацията на Марс като нещо реално, възниква много важен въпрос: какво да правим с възпроизвеждането? Много е важно да се вземе предвид ефектът върху зародишните клетки на слънчевата радиация, която е стократно по-силна в пространството, отколкото на Земята. Друг важен фактор е микрогравитацията, която, както се споменава през 1988 г., може да ускори движението на сперматозоидите. Преди тридесет години обаче изследователите не можаха да установят дали това влияе върху процеса на торене.
Всичко се промени през 2017 г., когато японските учени изпратиха замразени проби от сперматозоиди от мишки, които бяха съхранявани на МКС в продължение на девет месеца в космоса. Когато те са били върнати на земята, размразени, и след това използвани за торене, се оказа, че щетите, въпреки че беше, е минимално. В резултат на това девет "космически" мишки се появяват едновременно - съвсем нормално, без аномалии в генома или развитието, които сами по себе си са способни на оплождане и дават пълноправно потомство.
Този експеримент позволява да се каже, че космосът е доста подходящ за торене. Друго нещо е, че мишките са родени на Земята и сперматозоидите са били съхранявани на МКС не прекалено дълго - и ако тези условия се променят, модификацията на генома може да стане по-значима. Според изследователите те планират да проверят това веднага щом се появи възможността.
снимки:НАСА (1, 2, 3)
