Rymdvetenskap: varför mus, öl och spermatozoa skickade till bana

12 april 1961 Yuri Gagarin Han blev den första personen i historien att flyga in i rymden. Några årtionden senare blev den otroliga nästan trivial - världen började prata om rymdturism. Det var sant att det inte började mycket smidigt: 1986 var den första rymdtouristen att bli en amerikansk lärare, Christa McAuliffe, som dog 73 sekunder efter lanseringen av Challenger Shuttle och USA lade fram en lag som förbjuder flyg till rymden för icke-professionella. Men världen förändrades, och sätt att säkerställa passagerarnas säkerhet förbättrades.

Affärsman Dennis Tito, Canonical grundare Mark Shuttleworth, Sensors Obegränsad grundare Gregory Olsen, grundare Andehe Ansari, Procea Systems grundare turister, chef för Intentional Software Corporation Charles Simony (och två gånger), dataspelutvecklare Richard Garry, har redan lyckats besöka ISS och Cirque du Soleil verkställande direktör Guy Laliberte. Och Ilona Masks lansering av en Tesla bil med en dummy ombord kan inte misslyckas med att imponera - särskilt med tanke på den ironiska referensen till romanen "The Hitchhiker's Guide to the Galaxy" i form av "Do not Panic" -meddelandet på multimediasystemet.

Allt detta betyder emellertid inte att mänskligheten har underkastat kosmos. Vi har fortfarande många uppgifter, till exempel planerar att kolonisera Mars. Och nu saknar forskare möjligheten att använda utrymme för sina egna ändamål. Den internationella rymdstationen är ett laboratorium i omlopp där du kan göra unika experiment. Detta kan eventuellt vara användbart för både astronauter och framtida invånare i Mars, det flyg som, som det visade sig, är dubbelt så farligt som alla trodde. Men hittills tillåter det åtminstone att erhålla data för vetenskapliga, inklusive medicinska, upptäckter.

Twin astronauter och genomförändring

Scott och Mark Kelly är de enda absolut identiska kosmonauterna i världen (de är identiska tvillingar). Det var åtminstone tills Scott tillbringade nästan ett år i viktlöshet. Vanligtvis rymmer astronauterna på ISS i högst sex månader, men Scott Kelly avsiktligt skickades till stationen under en längre period - så att förändringarna i hans kropp skulle bli mer märkbara. Efter att ha återvänt jämförde forskarna sin prestation med sin bror: det visade sig att Scotts höjd ökade med nästan fem centimeter. Dessutom har dess kroppsvikt minskat, tarmens mikrobiom (en uppsättning mikroorganismer) har nästan helt förändrats, och genomet har, enligt en preliminär analys, genomgått vissa förändringar.

Allt detta gjorde att NASA-experter kunde ange att rymdmiljön aktiverade i Scott Kellys kropp en grupp av "kosmiska" gener som påverkade immunitet, funktioner i benvävnad, syn, hörsel och några andra indikatorer. Trots det faktum att de flesta av förändringarna (till exempel tillväxt) efter en tid återvände till utgångspunkten var omkring 7% av generna fixade i det nya tillståndet. Forskare tror att orsaken till vad som händer bör sökas i "kosmisk stress" - inverkan på kroppen av en atypisk miljö, som kroppen uppfattar som ett hot, svarar på det i enlighet därmed.

Den rymdmiljö som aktiverades i Scott Kellys kropp en grupp av "kosmiska" gener som påverkade immunitet, funktioner i benvävnad, syn, hörsel

I tidigare studier, förresten noterades att flygningar i rymden på ett speciellt sätt påverkar hjärnan, vilket gör det mer neuroplastiskt. Enligt ett experiment vid University of Michigan minskade mängden gråämne i astronauter på vissa områden, medan det hos andra som behövdes just nu - till exempel i de zoner som var ansvariga för rörelse med lägre extremiteter - ökade den.

Samtidigt upptäckte ett team vetenskapsmän från University of Florida att astronauterna hade en högre risk för hjärtproblem när de reser till månen. Baserat på data från Apollo-deltagare från 1961 till 1972 fann de att kosmisk strålning orsakade fem gånger mer skada på hjärtat och kärlen hos "månen" astronauterna i jämförelse med astronauterna som aldrig flög till månen.

Pinky och Brain: möss i rymden

Leveransläget påverkas inte bara av alkohol och fet mat, utan även genom flygningar i rymden. Denna slutsats gjordes 2011 av forskare från University of Colorado, som först skickade gnagarna till rymden i nästan två veckor (eller mer exakt tretton och en halv dag) och tittade sedan på hur deras organ förändrats efter denna ovanliga resa. Analys av data visade att huvudproblemen var förknippade med levern: djuren fann de första tecknen på alkoholfri fettsjukdom. Det är ganska svårt att fastställa den exakta orsaken i sådana experiment, men forskare har föreslagit att flygningen utlöste processer som framkallar utvecklingen av fibros (spridning av bindväv).

När det gäller laboratoriemus - är deras resa till rymden för modern vetenskap bland de viktigaste. Experiment på gnagare kan inte replikeras av människor av etiska skäl - men de hjälper till att förstå huruvida människokroppen kan hantera effekterna av långvarig kraftfull kosmisk strålning som kan orsaka mutationer, som till exempel leder till maligna tumörer. Inte bara vuxna möss skickas till ISS, utan även frusna musembryon. Efter att ha återvänt till jorden introduceras de i organismerna hos surrogatmusmödrar och ser under traditionella förhållanden tillväxten och utvecklingen av möss.

I mitten av förra året meddelade de californiska forskarna sin avsikt att skicka fyrtio möss till ISS på en gång för att testa ett nytt osteoporosvaccin. Ett experimentellt läkemedel som utvecklats på basis av benproteinet NELL-1 bör skydda benvävnad från osteoklaster - cellerna som förstör det. Det har länge varit känt att människor efter femtio år förlorar i genomsnitt 0,5 procent av benvävnaden varje år. Under viktlösa förhållanden accelereras dock denna process. Om testen är framgångsrika, hjälper vaccinet både astronauter som tvingas spendera månader i omlopp och "jordländer" som står inför benskador.

Space Brewery

Den överflöd av forskning om ämnen som verkar oscientific vid första anblicken (till exempel att hitta anledningen till att kvinnor sniffar sina partners skjortor) bidrar till att tro att vetenskapen inte nödvändigtvis är tråkig. Detta gäller särskilt när forskare går ihop med gastronomiska - eller i detta fall alkoholister - entusiaster. I 2017 meddelade det tjeckiska bryggeriet Budweiser att det snart skulle skicka byggsäd till ISS. Varför? För att bli den första som börjar brygga öl rätt i rymden.

Naturligtvis kunde bryggerierna inte ha gjort ensam på egen hand. De sammanfogade krafterna med Space for Advance of Space Science, chefen för det amerikanska laboratoriet på ISS och det privata företaget Space Tango. Tjugo kornfrön planeras skickas till rymdstationen, som kommer att delta i minst två experiment: den första kommer att studera fröns beteende i mikrogravity-förhållanden (det vill säga gravitation inom rymdfarkosten, som är närvarande, men mycket svagare än på jorden) den andra är byggväxten i viktlöshet.

Det är sant att "snart" när det gäller rymdförsök är ett lös koncept. Det är ännu inte klart om tanken på Budweiser-ägarna kommer att gå i uppfyllelse. Problemet är att frön redan skulle ha levererats till ISS: SpaceX CRS-13-raketen med dem ombord planerade att börja den 4 december 2017, sen den 8 december eller 12, men lanseringen skjuts upp hela tiden. Information om detta problem har ännu inte rapporterats, så det är osannolikt att kosmisk öl börjar börja laga mat i år.

Mat efter reglerna och utan

En full och balanserad kost är ett av de viktigaste problemen för astronauter under långa flygningar. Naturligtvis kan du lita på de välkända "rören", men forskarna ger inte upp att försöka utveckla något så nära som möjligt till jordens diet. Ombord på ISS har vi lyckats växa endast sallat, men arbetet med att skapa en mer varierad meny stoppar inte en minut.

Nyligen lyckades ett forskargrupp vid tyska Neumayer Station III i Antarktis, med hjälp av hydroponics, växa inte bara sallat utan även rädisor och gurkor utan ljus och jord. Och även om Antarktis inte är rätt utrymme, gör det möjligt att utarbeta tekniker för odling av grönsaker (och i framtiden, frukter) som kommer att tillämpas på ISS.

När det gäller kött har Memphis Meats uppnått viss framgång i detta, det har "växt" i köttbollslaboratoriet, vilket i smak inte ger traditionella

När det gäller kött uppnåddes viss framgång i detta av Memphis Meats, som hade "odlat" i köttbollslaboratoriet, i smak, inte på något sätt sämre än traditionella. Företrädare för företaget är övertygade om att införandet av sina produkter i rymddieten kan inträffa under de kommande fem åren. Å andra sidan, under denna tid i Space10, innovationscentret och IKEAs speciallaboratorium, kan de räkna ut hur man kan återskapa sin framtidens snabbmat i noll gravitation, inklusive korv från spirulina (blågröna alger) och maskbulbollar, så Memphis Meats är inte värt att slappna av.

Ett team av forskare från University of Pennsylvania kan också tävla om rätten att mata astronauter. De har funderat på hur man slösar i mat. Under processen att bearbeta avfall i ett särskilt slutet system lyckades de få en kultur av metylokockcapsulatus, 52% bestående av proteiner och 36% fett, vilket kan vara användbart både vid långa flygningar och i framtida försök att kolonisera andra planeter.

Kosmiska mutationer och terrestrisk resistans

Varför skicka kolonierna stafylokockkolonier till ISS? Svaret på frågan verkar inte självklart, men chefen för Nanobiosym Anita Goelle, som frågade NASA om det, vet säkert. Farliga "passagerare" gick in i rymden 18 februari 2017 och målet för kampanjen var att studera mekanismerna för mutationer av dessa bakterier och som ett resultat att få information som kommer att bidra till utvecklingen av droger på jorden.

Det är viktigt att Staphylococcus aureus är resistent mot många antibiotika och kan orsaka sepsis, blodinfektioner och lunginflammation. I tidigare studier, svampar växte snabbare under mikrogravity, och Goelle föreslog att detta kan hända med bakterier som muterar snabbare. Det antas att mutationer som vi ännu inte är bekanta med kan uppstå, och detta kommer att göra det möjligt för oss att börja arbeta på lämpliga mediciner, medan behovet för dem ännu inte har uppstått - låter åtminstone uppmuntra.

Sex och födelsen av barn på Mars

Om vi ​​pratar om koloniseringen av Mars som någonting riktig, uppstår en mycket viktig fråga: vad ska man göra med reproduktion? Det är mycket viktigt att ta hänsyn till effekten på strålceller från solstrålning, vilket är hundra gånger starkare i rymden än på jorden. En annan viktig faktor är mikrogravity, som, som nämnts 1988, kan påskynda spermiernas rörelse. För trettio år sedan kunde forskare inte fastställa om detta påverkar fertiliseringsprocessen.

Allt förändrades 2017, när japanska forskare skickade frusna spermieprover av möss som lagrades på ISS i nio månader i rymden. När de återvände till marken, avfrostades och sedan användes för befruktning visade det sig att skadan, även om den var, var minimal. Som ett resultat dök upp nio "rymd" möss samtidigt - helt normalt, utan avvikelser i genomet eller utvecklingen, som själva var kapabel till befruktning och gav fullvärdiga avkommor.

Detta försök tillät att säga att kosmos är ganska lämplig för befruktningsmiljö. En annan sak är att mus föddes på jorden, och spermatozoer lagrades inte på ISS för länge - och om dessa förhållanden förändras kan genommodifieringen bli mer betydelsefull. Enligt forskarna planerar de att kontrollera detta så snart som möjligt presenterar sig.

bilder:NASA (1, 2, 3)