Vesmírná věda: Proč Myši, pivo a Spermatozoa poslané k Orbitu

12. dubna 1961 Jurij Gagarin Stal se první osobou v historii, která letěla do vesmíru. O několik desetiletí později se neuvěřitelný stal téměř triviálním - svět začal mluvit o vesmírné turistice. Je pravda, že to nezačalo velmi hladce: v roce 1986 se první vesmírný turista stal americkým učitelem, Christa McAuliffe, která zemřela 73 vteřin po spuštění raketoplánu Challenger a USA přijaly zákon zakazující lety do vesmíru pro neprofesionály. Svět se však měnil a zlepšily se způsoby, jak zajistit bezpečnost cestujících.

Podnikatel Dennis Tito, kanonický zakladatel Mark Shuttleworth, senzory Neomezený zakladatel Gregory Olsen, zakladatel Prodea Systems Anoushe Ansari, první žena mezi kosmickými turisty, vedoucí společnosti Intentional Software Corporation Charles Simony (a dvakrát), vývojář počítačových her Richard Garry, se již podařilo navštívit ISS a generální ředitel Cirque du Soleil Guy Laliberte. Zahájení vozu Tesla s figurínou na palubě Ilony Maskové nedokáže zapůsobit - zejména s ohledem na ironický odkaz na romány „Stopařův průvodce po galaxii“ ve formě zprávy „Nepropadnout panice“ v multimediálním systému.

To vše však neznamená, že by lidstvo podmanilo vesmír. Stále máme spoustu úkolů, jako jsou plány na kolonizaci Marsu. A nyní vědci nezmeškají příležitost využít prostor pro své vlastní účely. Mezinárodní kosmická stanice je laboratoř na oběžné dráze, kde můžete provádět jedinečné experimenty. To by mohlo být užitečné jak pro astronauty, tak pro budoucí obyvatele Marsu, let, na který, jak se ukázalo, je dvakrát tak nebezpečný, jak si všichni mysleli. Dosud však umožňuje přinejmenším získat údaje pro vědecké, včetně lékařských, objevů.

Dvojče astronautů a změna genomu

Scott a Mark Kelly jsou jediní naprosto identičtí kosmonauti na světě (jsou to identická dvojčata). Přinejmenším, dokud Scott strávil téměř rok v podmínkách beztíže. Obvykle, astronauti “žijí” na ISS pro ne více než šest měsíců, ale Scott Kelly byl úmyslně poslán k stanici pro delší období - tak že změny v jeho těle by byly více znatelné. Po návratu vědci porovnávali jeho výkon se svým bratrem: ukázalo se, že Scottova výška se zvýšila téměř o pět centimetrů. Navíc, jeho tělesná hmotnost se snížila, mikrobiom (soubor mikroorganismů) střeva se téměř kompletně změnil a genom podle předběžné analýzy prošel určitými změnami.

To vše umožnilo odborníkům NASA konstatovat, že vesmírné prostředí aktivované v těle Scott Kelly skupiny "kosmických" genů, které ovlivnily imunitu, rysy kostní tkáně, zrak, sluch a některé další ukazatele. Navzdory tomu, že se většina změn (například růst) po určité době vrátila do výchozího bodu, přibližně 7% genů bylo fixováno v novém stavu. Vědci se domnívají, že příčina toho, co se děje, by měla být hledána v "kosmickém stresu" - dopadu na tělo atypického prostředí, které tělo vnímá jako hrozbu, na něj odpovídajícím způsobem reaguje.

Prostorové prostředí aktivované v těle Scott Kelly skupiny "kosmických" genů, které ovlivnily imunitu, rysy kostní tkáně, vidění, sluch

Mimochodem, v předchozích studiích bylo zaznamenáno, že lety do vesmíru zvláštním způsobem ovlivňují mozek, což ho činí více neuroplastickým. Podle experimentu provedeného na University of Michigan se množství šedých látek v astronautech v některých oblastech snížilo, zatímco v jiných, které byly v tuto chvíli zapotřebí - například v oblastech zodpovědných za pohyb dolních končetin - se zvýšila.

Ve stejné době, tým vědců z University of Florida zjistil, že astronauti měli vyšší riziko srdečních problémů při cestování na Měsíc: na základě údajů získaných od účastníků Apollo v letech 1961 až 1972 zjistili, že kosmické záření způsobuje kolem pětkrát více škody na srdci a plavidlech "měsíčních" kosmonautů ve srovnání s astronauty, kteří nikdy letěli na Měsíc.

Pinky a mozek: myši ve vesmíru

Stav jater je negativně ovlivněn nejen alkoholem a tukovými jídly, ale i lety do vesmíru. Tento závěr byl v roce 2011 učiněn vědci z University of Colorado, kteří poprvé poslali hlodavce do vesmíru téměř dva týdny (přesněji třináct a půl dne), a pak se podívali na to, jak se jejich orgány po této neobvyklé cestě změnily. Analýza dat ukázala, že hlavní problémy byly spojeny s játry: zvířata zjistila počáteční příznaky nealkoholického mastného onemocnění. Je poměrně obtížné stanovit přesnou příčinu v takových experimentech, ale vědci navrhli, aby let spustil procesy, které provokují rozvoj fibrózy (proliferace pojivové tkáně).

Co se týče laboratorních myší, mezi nejdůležitější patří jejich cesta do prostoru pro moderní vědu. Experimenty na hlodavcích nemohou být z etických důvodů replikovány u lidí, ale pomáhají pochopit, zda se lidské tělo dokáže vyrovnat s účinky dlouhotrvajícího mocného kosmického záření, které může způsobit mutace, například vedoucí k maligním nádorům. Nejen dospělé myši se posílají na ISS, ale také zmrazená myší embrya. Po návratu na Zemi jsou zavedeny do organismů náhradních myší a za tradičních podmínek sledují růst a vývoj myší.

V polovině loňského roku kalifornští vědci oznámili svůj záměr poslat čtyřicet myší do ISS najednou, aby otestovali novou vakcínu proti osteoporóze. Experimentální lék vyvinutý na základě kostního proteinu NELL-1 by měl chránit kostní tkáň před osteoklasty - buňkami, které ji zničí. Je již dlouho známo, že po padesáti letech lidé každoročně ztrácejí v průměru 0,5% kostní tkáně. V podmínkách beztíže se však tento proces urychluje. Pokud jsou testy úspěšné, vakcína pomůže jak astronautům, kteří jsou nuceni strávit měsíce na oběžné dráze, tak "zemským pozemkům", kteří čelí poškození kostí.

Vesmírný pivovar

Množství výzkumu na témata, která se na první pohled zdají být nevědeckými (např. Zjištění, proč ženy očichávají košile svých partnerů), pomáhá věřit, že věda není nutně nudná. To platí zejména v případě, kdy se vědci spojují s gastronomickými - nebo v tomto případě s alkoholickými nadšenci. V roce 2017 česká pivovarnická společnost Budweiser oznámila, že brzy zašle semena ječmene do ISS. Proč? Chcete-li se stát prvním, kdo začne vařit pivo přímo ve vesmíru.

Samozřejmě, že pivovarníci nemohli udělat jen sami. Spojili své síly s Centrem pro rozvoj vesmírných věd, manažerem americké laboratoře na ISS a soukromou společností Space Tango. Dvacet ječmenných semen je plánováno poslat do vesmírné stanice, která se bude účastnit alespoň dvou experimentů: první bude zkoumat chování semen v podmínkách mikrogravitace (tj. Gravitace v kosmické lodi, která je přítomná, i když mnohem slabší než na Zemi), druhým je růst ječmene ve stavu beztíže.

Pravda, "brzy" v případě kosmických experimentů je volná koncepce. Zatím není jasné, zda se naplní myšlenka majitelů Budweiser. Problém je v tom, že semena již měla být dodána ISS: raketa SpaceX CRS-13 s nimi na palubě měla být zahájena 4. prosince 2017, pak 8. nebo 12. prosince, ale start byl odložen po celou dobu. Informace o této otázce dosud nebyly hlášeny, takže kosmické pivo pravděpodobně letos nezačne vařit.

Jídlo podle pravidel a bez

Plná a vyvážená strava je jedním z nejdůležitějších problémů pro astronauty během dlouhých letů. Samozřejmě se můžete spolehnout na známé "trubky", ale vědci se nevzdávají snahy rozvíjet něco co nejblíže dietě Země. Na palubě ISS se nám podařilo pěstovat pouze hlávkový salát, ale práce na vytvoření rozmanitějšího menu se nezastaví ani na minutu.

V poslední době se výzkumnému týmu na německé stanici Neumayer Station III v Antarktidě podařilo pomocí hydroponie pěstovat nejen salát, ale také ředkvičky a okurky bez světla a půdy. A i když Antarktida není úplně prostor, drsné klimatické podmínky umožňují vypracovat technologie pro pěstování zeleniny (a v budoucnu i ovoce), které budou aplikovatelné na ISS.

Co se týče masa, Memphis Meats v tomto dosáhl nějakého úspěchu: „pěstuje“ v laboratoři pro karbanátek, která v chuti nedává tradici.

Co se týče masa, některé úspěchy v tomto dosáhly Memphis Meats, které „rostly“ v laboratoři pro karbanátky, v chuti, v žádném případě horší než tradiční. Zástupci společnosti jsou přesvědčeni, že zavedení jejich výrobků do vesmírné stravy může nastat v příštích pěti letech. Na druhé straně, během této doby v Space10, inovačním centru a speciální laboratoři IKEA, mohou zjistit, jak obnovit své rychlé občerstvení budoucnosti v nulové gravitaci, včetně párků v rohlíku ze spiruliny (modrozelené řasy) a červího masa, takže Memphis Meats nestojí za to. relaxovat.

Tým vědců z University of Pennsylvania může také soutěžit o právo na krmení astronautů. V procesu zpracování odpadu ve speciálním uzavřeném systému se jim podařilo získat kulturu Methylococcus capsulatus, 52% tvořenou proteiny a 36% tuku, což může být užitečné jak při dlouhých letech, tak iv budoucích pokusech kolonizovat další planety.

Kosmické mutace a terestriální rezistence

Proč posílat kolonie staphylococcus kolonie do ISS? Odpověď na otázku se nezdá být samozřejmá, ale hlava Nanobiosym Anity Goelle, která o to požádala NASA, to určitě ví. Nebezpečné „cestující“ vstoupili do vesmíru 18. února 2017 a cílem kampaně bylo prostudovat mechanismy mutací těchto bakterií a získat tak informace, které pomohou při vývoji léků na Zemi.

Je důležité, aby byl Staphylococcus aureus rezistentní na mnoho antibiotik a mohl způsobit sepsi, krevní infekce a pneumonii. V předchozích studiích rostly houby rychleji pod mikrogravitací a Goelle navrhl, aby se to stalo s bakteriemi, které rychleji mutují. Předpokládá se, že se mohou objevit mutace, se kterými se ještě neznáme, a to nám umožní začít pracovat na vhodných lécích, zatímco potřeba pro ně ještě nevznikla - to je přinejmenším povzbudivé.

Pohlaví a narození dětí na Marsu

Pokud budeme mluvit o kolonizaci Marsu jako o něčem reálném, vyvstane velmi důležitá otázka: co dělat s reprodukcí? Je velmi důležité vzít v úvahu vliv slunečního záření na zárodečné buňky, který je ve vesmíru stokrát silnější než na Zemi. Dalším důležitým faktorem je mikrogravitace, která, jak bylo uvedeno v roce 1988, může urychlit pohyb spermií. Nicméně, před třiceti lety, vědci nemohli zjistit, zda to ovlivňuje proces hnojení.

Všechno se změnilo v roce 2017, kdy japonští vědci poslali vzorky zmrazených spermií myší, které byly uloženy na ISS po dobu devíti měsíců do vesmíru. Když se vrátili na zem, rozmrazili a pak použili k hnojení, ukázalo se, že škoda, i když byla, byla minimální. Výsledkem bylo, že se najednou objevilo devět "kosmických" myší - zcela normální, bez anomálií v genomu nebo vývoji, které samy byly schopny oplodnění a daly plnohodnotným potomkům.

Tento experiment umožnil říci, že kosmos je vhodný pro prostředí hnojení. Další věc je, že myši se narodily na Zemi a spermie byly uloženy na ISS ne příliš dlouho - a pokud se tyto podmínky změní, modifikace genomu může být významnější. Podle výzkumníků to plánují zkontrolovat, jakmile se tato příležitost představí.

Fotky:NASA (1, 2, 3)