Rymdbiologi. Moderna metoder för biologisk forskning

Science Biology innehåller en hel del olika delar av stora och små dotterbolag Sciences. Och var och en av dem är viktigt inte bara i människans liv, utan också för hela planeten.

Andra århundradet i rad människor försöker att studera inte bara mångfalden av liv på jorden i alla dess former, men också att ta reda på om det finns liv bortom planeten, kosmiska vidd. Denna fråga är en speciell vetenskap - rymd biologi. På den kommer att diskuteras i denna översyn.

Avsnitt av biologisk vetenskap - rymd biologi

Denna vetenskap är relativt ung, men mycket intensivt utvecklas. De viktigaste aspekterna av studien är:

1. Faktorer av yttre rymden och deras inverkan på organismerna levande varelser, vitala funktioner i alla levande system i rymden eller flygplan.
2. Utvecklingen av livet på vår planet, med deltagande av kosmos, utvecklingen av levande system och sannolikheten för förekomsten av biomassa bortom vår planet.
3. Möjligheten att bygga ett slutet system och skapa i dem de verkliga levnadsförhållandena för en bekväm utveckling och tillväxt av organismer i rymden.

Space medicin och biologi är nära släkt med varandra vetenskaper, att tillsammans frågor om fysiologiska tillstånd av levande varelser i kosmos, deras utbredning i den interplanetära rymden och evolution.

Genom forskning av dessa discipliner blev det möjligt att välja den optimala förutsättningar för människor i rymden, och inte orsaka någon skada för hälsan. En mängd material för förekomsten av liv i rymden, möjligheterna att växter och djur (encelliga, flercelliga) leva och växa i tyngdlöshet.

Vetenskapshistoria

Roots Space Biology går tillbaka till antiken, då filosofer och tänkare - Aristoteles naturforskare, Herakleitos, Platon och andra - tittar på stjärnorna, försöker identifiera förhållandet mellan månen och solen till jorden, för att förstå orsakerna till deras inverkan på jordbruksmark och djur.

Senare under medeltiden, gjordes försök att bestämma formen på jorden och en förklaring av dess rotation. Under en lång tid vid förhandlingen var teorin, skapad av Ptolemaios. Hon sade att jorden - detta är centrum av universum, och alla andra planeter och himlakroppar flytta runt det (geocentriska systemet).

Men det fanns en annan forskare, polacken Nikolay Kopernik, som visade sig vara det bedrägliga i dessa påståenden och erbjöd sin, heliocentric struktur världssystemet i centrum - solen och alla planeterna flytta runt. Samtidigt solen - även stjärna. Hans åsikter stöddes av anhängare av Giordano Bruno, Newton, Kepler, Galileo.

Det var dock kosmisk biologi som vetenskap verkade långt senare. Endast i XX-talet ryska forskare Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky utvecklat ett system som gör det möjligt för människor att tränga in i djupet av rymden och lära dem långsamt. Han anses vara far till denna vetenskap. Också en stor roll i utvecklingen cosmobiology spelat upptäckter inom fysik och astrofysik, kemi och kvantmekanik, Einstein, Bohr, Planck, Landau Fermi, Kapitsa, Bogolyubov och andra.

Ny forskning genom att tillåta människor att göra samma länge planerade avgångar i utrymmet möjligt att identifiera specifika medicinska och biologiska säkerheten motivering och effekterna av off-planet villkoren formulerades av Tsiolkovsky. Vad var deras synpunkt?

1. Forskare har fått en teoretisk grund effekterna av tyngdlöshet på däggdjursorganismer.
2. Han modellerade flera sätt att skapa utrymme förhållandena i laboratoriet.
3. Astronauter föreslagna alternativ för att få mat och vatten med hjälp av cirkulation av växter och material.

Således var Tsiolkovsky alla grundläggande principerna i Astronautics som som inte har förlorat sin relevans i dag.

tyngdlöshet

Modern biologisk forskning undersöker effekterna av dynamiska faktorer på människokroppen i rymd förhållandena tillåter maximalt för att rädda astronauterna från de negativa effekterna av dessa faktorer.

Det finns tre huvudsakliga dynamiska egenskaper:

• vibration;
• acceleration;
• tyngdlöshet.

Den mest ovanliga och viktiga för verkan på den mänskliga kroppen är viktlös. Detta är ett tillstånd där tyngdkraften försvinner och ersätts inte av andra tröghetseffekter. I detta fall personen förlorar förmågan att styra positionen för kroppen i rymden. Sådant tillstånd börjar i de lägre skikten av utrymme och bevaras i alla dess utrymme.

Biomedicinsk forskning har visat att i ett tillstånd av tyngdlöshet i människokroppen, följande förändringar:

1. Påskyndar hjärtslag.
2. Musklerna koppla (ut tonen).
3. Nedsatt arbetsförmåga.
4. Möjliga rumsliga hallucinationer.

Man i tyngdlöshet kan vara upp till 86 dagar utan fara för hälsan. Detta har visat sig vara empiriskt och bekräftas från en medicinsk synvinkel. Men det är ett av problemen med utrymme biologi och medicin i dag för att utveckla en rad åtgärder för att förebygga effekterna av tyngdlöshet på människokroppen i allmänhet, eliminera trötthet, förbättra och upprätthålla normal drift.

Det finns ett antal villkor som överensstämmer med de astronauter för att övervinna tyngdlöshet och behålla kontrollen över kroppen:

• flygplan konstruktion följer de nödvändiga kraven på säkerhet för passagerarna;
• astronauter alltid noggrant fästa till sina platser för att undvika oförutsedda trappa upp;
• alla punkter på fartyget har en väl definierad plats och säkrade på rätt sätt för att undvika traumatiska situationer;
• vätskor förvaras i slutna, hermetiskt förpackade behållare.

För att uppnå goda resultat i att övervinna tyngdlöshet är astronauter grundligt utbildade i världen. Men tyvärr modern forskning tillåter inte att skapa sådana förhållanden i laboratoriet. På vår planet, för att övervinna tyngdkraften inte är möjlig. Det är också en av uppgifterna för den framtida flyg- och medicinsk biologi.

Överbelastning i rymden (acceleration)

En annan viktig faktor som påverkar människan i rymden, är acceleration eller överbelastning. Kärnan av dessa faktorer är reducerad till en omfördelning av den ojämna belastningen på kroppen under starka rörelser i volymhastigheten. Det finns två huvudtyper av acceleration:

• kort;
• lång.

Som biovetenskap, är mycket viktigt för att påverka fysiologiska tillstånd i organismen astronaut både accelerationen.

Således, till exempel, genom inverkan av korta accelerationer (de varar mindre än en sekund) kan uppträda irreversibel förändring i en organism på molekylär nivå. Även om myndigheterna inte utbildas tillräckligt svag, finns det risk för bristning av membran. Sådan exponering kan utföras med kapseln facket med spaceman i rymden, med dess utstötning eller landning rymdfarkost i omloppsbana.

Det är därför mycket viktigt att astronauter genomgick en grundlig läkarundersökning och specifik fysisk förberedelse före flygning i rymden.

Långverkande acceleration sker vid start- och landnings raketer, liksom under flygningen, på vissa ställen loppet av kosmos. Verkan av sådana accelerationer på kroppen av data som ger en vetenskaplig medicinsk studie, enligt följande:

• quickens hjärtslag och puls;
• andningen blir mer frekvent;
• observerade förekomsten av illamående och svaghet, blek hud;
• Han lider syn inför ögonen ser röda eller svart film;
• kanske känslan av smärta i leder, lemmar;
• tonen i muskelvävnad fallen;
• neuro-humoralt regelförändringar;
• Det blir annorlunda gasutbyte i lungorna och i kroppen som en helhet;
• kan orsaka svettning.

Överbelastning och tyngdlöshet tvingas medicinska forskare att komma med olika sätt. gör det möjligt att anpassa sig, för att träna astronauter att klara effekterna av dessa faktorer utan konsekvenser för hälsa och utan förlust av effektivitet.

En av de mest effektiva sätten att påskynda utbildning av astronauter - en centrifug. Det är där du kan följa de förändringar som sker i kroppen genom inverkan av överbelastning. Det gör också att du kan träna och anpassa sig till effekterna av denna faktor.

Rymdfärder och medicin

Flygande i rymden, naturligtvis, har en stor inverkan på människors hälsa, särskilt i otränade eller med kroniska sjukdomar. Därför är en viktig aspekt av den medicinska forskningen är alla detaljer i flygningen, alla kroppens reaktioner på en mängd olika effekter och otroligt off-planet krafter.

Zero-G Flight gör modern medicin och biologi för att uppfinna och formulera (vid samma tid att genomföra, naturligtvis), en rad åtgärder för att säkerställa astronaut Rätt kost, vila, syretillförsel, bibehålla effektivitet och så vidare.

Dessutom är medicin syftar till att säkerställa astronaut anständiga hjälp i en nödsituation, nödsituationer, samt skydd mot effekterna av de okända krafter andra planeter och rymden. Det är svårt, kräver mycket tid och ansträngning, en stor teoretisk grund, med enbart den senaste modern utrustning och mediciner.

Dessutom har medicin paritet med fysik och biologi i uppgift att skydda astronauter från fysiska faktorer av rymdförhållanden, såsom:

• temperatur;
• strålning;
• tryck;
• meteoriter.

Därför är det mycket viktigt att studera alla dessa faktorer och egenskaper.

Research Methods i biologi

Space biologi, precis som alla andra biologiska vetenskapen, har en viss uppsättning metoder för att studera den teoretiska materialet samlas och kontrollera sina praktiska slutsatser. Dessa metoder är tids inte förblir oförändrad, genomgår renovering och modernisering i enlighet med den aktuella tiden. Men historiskt sett biologiska tekniker fortfarande relevant i dag. Dessa inkluderar:

1. Observation.
2. Experiment.
3. Historisk analys.
4. Beskrivning.
5. Jämföra.

Dessa metoder för biologisk forskning bas, ström hela tiden. Men det finns flera andra som har uppstått med utvecklingen av vetenskap och teknik, elektronisk fysik och molekylärbiologi. Det är de som är kallade att datum och spela den största rollen i studiet av biologiska, kemiska, medicinska och fysiologiska processer.

moderna metoder

1. Metoder för genteknik och bioinformatik. Avses här agrobacterial och ballistisk transformering, PCR (polymeraskedjereaktion). Rollen av biologiska studier av en sådan plan är bra eftersom de tillåter oss att hitta lösningar på problemet med mat och syremättnad raketgevär och hytter för en bekväm tillstånd kosmonauter.
2. Metoder för proteinkemi och histokemi. De tillåter dig att styra proteiner och enzymer i levande system.
3. Med hjälp av fluorescensmikroskopi, Superresolution mikroskopi.
4. Användning av molekylärbiologi och biokemi, och forskningsmetoder.
5. Biotelemetry - metoden, vilket är ett resultat av kombinationen arbete av ingenjörer och läkare biobaserade. Det låter dig styra alla fysiologiskt viktiga funktioner i organismen på ett avstånd med hjälp av människokroppen av radiokommunikation och dator registrator. Space biologi använder den här metoden som grund för att övervaka effekterna av utrymmesförhållandena på organismer astronauter.
6. Biologisk indikation på interplanetära rymden. En mycket viktig metod för rymd biologi, vilket gör det möjligt att utvärdera tillståndet i interplanetära mediet, att erhålla information om egenskaperna hos olika planeter. Grunden här är användningen av djur med integrerade sensorer. Att försöksdjur (möss, hundar, apor) extrahera information från banor av jorden som används av forskare för analys och slutsatser.

Moderna metoder för biologisk forskning kan lösa inte bara problemet med avancerad rymd biologi, men också universell.

Problem med rymd Biology

Alla dessa metoder för biomedicinsk forskning, tyvärr kunde ännu inte lösa alla problem i rymden biologi. Det finns ett antal aktuella frågor som är avgörande för denna dag. De största problemen med mellanslag medicin och biologi.

1. Val av utbildad personal för flygningen i rymden, hälsotillstånd som kan uppfylla alla de krav som läkarna (skulle bland annat göra det möjligt astronauter att klara den tuffa träning och utbildning för flygningen).
2. En anständig utbildningsnivå och lämnar alla nödvändiga arbetsutrymme besättningar.
3. Garantera säkerheten för alla parametrar (inklusive de från okända eller främmande faktorer påverkan från andra planeter) rörelse fartyg och aviakonstruktsiyam.
4. Psykofysiologiska rehabilitering av astronauter som återvänder till jorden.
5. Utveckla sätt att skydda astronauter och rymdfarkoster från strålningen.
6. Säkerställa normala levnadsförhållanden i stugorna på flygningar till rymden.
7. Utveckling och tillämpning av datorteknik i den moderniserade utrymme medicin.
8. Genomförande av rymd telemedicin och bioteknik. Genom att använda metoder för dessa vetenskaper.
9. Beslutet av medicinska och biologiska problem för bekväm flygande astronauter till Mars och andra planeter.
10. Syntes av farmakologiska medel som kommer att lösa problemet med syrgasutrustning i rymden.

Utvecklat, förbättrad och integrerad i tillämpningen av metoder för biomedicinsk forskning kommer att behandla alla nödvändiga uppgifter och utmaningar. Men när det är - en komplicerad fråga, och ganska oförutsägbar.

Det bör noteras att lösningen på alla dessa frågor inte bara ryska forskare, men det vetenskapliga rådet av alla länder i världen. Och det är ett stort plus. Efter gemensam forskning och sökningen kommer oproportionerligt snabbt och positivt. Nära internationellt samarbete för att lösa problem i rymden - nyckeln till framgång i utvecklingen av off-planet utrymme.

nya framsteg

Sådana insatser är många. När allt kommer omkring, vilket möjliggör ett intensivt arbete utförs dagligen, noggrann och omsorgsfull att hitta fler och fler nya material, dra slutsatser och formulera hypoteser.

En av de viktigaste upptäckterna i kosmologi av XXI århundradet var upptäckten av vatten på Mars. Detta gav omedelbart upphov till födelsen av dussintals hypoteser om närvaron eller frånvaron av liv på planeten, möjligheten att omlokalisering av jordlingar på Mars, och så vidare.

En annan upptäckt var att forskarna har identifierat åldersintervall inom vilket personen så bekväm som möjligt och utan allvarliga konsekvenser kan vara i rymden. Detta börjar från en ålder av 45 år och slutar cirka 55-60 år. Ungdomar som går ut i rymden, extremt lider psykiskt och fysiologiskt på sin återkomst till jorden, är det svårt att anpassa sig och ordna.

Vatten på månen upptäcktes (2009). kvicksilver och en stor mängd silver påträffades också på jordens satellit.

Metoder för biologiska studier, samt teknik och fysiska indikatorer tillåter säkert att dra slutsatsen att säkerheten (åtminstone inte mer skada än på jorden) effekterna av joniska strålning och strålning i rymden.

Vetenskapliga studier har visat att en lång vistelse i rymden inte införa ett märke på tillstånd av fysiskt hälsa astronauter. Men problemen kvarstår i psykologiska termer.

Det har gjorts studier som visar att högre växter reagerar olika på närvaron i den kosmiska vidd. Frön av några växter i studien visade inga genetiska förändringar. Andra, däremot, visade uppenbar belastning på molekylär nivå.

Experiment som utförts på celler och vävnader i levande organismer (däggdjur) bevisar att utrymmet inte påverkar det normala tillståndet och funktionen hos dessa organ.

Olika typer av medicinsk forskning (tomografi, MRI, blod och urinprov, EKG, datortomografi, och så vidare) ledde till slutsatsen att den fysiologiska, biokemiska, morfologiska egenskaper hos mänskliga celler förblir oförändrade när du bor i rymden upp till 86 dagar.

I laboratoriet har man återskapat ett artificiellt system som tillåter dig att komma så nära ett tillstånd av tyngdlöshet och så undersöka alla aspekter av effekterna av detta tillstånd på kroppen. Detta gjorde det möjligt, i sin tur, utveckla en rad förebyggande åtgärder för att förhindra effekterna av denna faktor i människans flygning i tyngdlöshet.

Resultat exobiology blev bevis på närvaron av organiska system är jordens biosfär. Tills det blev möjligt endast teoretisk formulering av dessa antaganden, men snart forskarna planerar att producera och praktiska bevis.

Genom forskning biologer har fysiker, läkare, ekologer och kemister identifierade djupa verkningsmekanismer människor på biosfären. För att uppnå detta har möjliggjorts genom att skapa artificiella ekosystem på jorden och ger dem samma effekt, som på jorden.

Det är inte alla landvinningar utrymme biologi, kosmologi och medicin i dag, men bara de viktigaste. Det finns en stor potential, vars genomförande är en uppgift för dessa vetenskaper för framtiden.

Liv i rymden

Enligt den moderna syn på liv i rymden kan finnas, eftersom de senaste upptäckterna bekräftar förekomsten av vissa planeter lämpliga villkor för framväxten och utvecklingen av livet. Men yttranden från forskare i denna fråga delas in i två kategorier:

• Livet finns inte annat än jorden var som helst, har aldrig varit och kommer aldrig att bli;
• liv är i de stora vidderna i rymden, men folk har ännu inte upptäckt det.

Vilken av hypotesen är korrekt - det är upp till varje person. Bevis och genmälen och för en, och den andra är tillräckligt.