Space biologi. Moderne metoder for biologisk forskning

Science Biology inneholder mange forskjellige deler av store og små datterselskaper Sciences. Og hver av dem er viktig ikke bare i menneskenes liv, men også for hele planeten.

Andre århundre på rad folk prøver å studere ikke bare mangfoldet av liv på jorden i alle sine former, men også for å finne ut om det er liv utenfor planeten, kosmiske expanse. Dette problemet er en spesiell vitenskap - plass biologi. På det vil bli diskutert i denne anmeldelsen.

Seksjon for biologisk vitenskap - plass biologi

Denne vitenskapen er relativt ung, men veldig intensivt utvikle. De viktigste aspektene ved studien er:

1. Faktorer av verdensrommet og deres innflytelse på organismer levende vesener, vitale funksjoner i alle levende systemer i verdensrommet eller fly.
2. Utviklingen av livet på planeten vår, med deltakelse av kosmos, utviklingen av levende systemer og sannsynligheten for eksistensen av biomasse utover planeten vår.
3. Muligheten for å bygge et lukket system og skape i dem de reelle forholdene i livet for en komfortabel utvikling og vekst av organismer i verdensrommet.

Space medisin og biologi er nært knyttet til hverandre vitenskaper, for å undersøke i fellesskap spørsmål om fysiologiske tilstand av levende vesener i kosmos, deres forplantning i det interplanetariske plass og evolusjon.

Gjennom forskning av disse disiplinene det ble mulig å velge den optimale forhold for mennesker i rommet, og ikke forårsake noen skade på helse. Et mangfold av materialer for tilstedeværelse av livet på plass, mulighetene for planter og dyr (encellede, multicellulære) leve og vokse i null gravitasjon.

Vitenskapshistorie

Roots Space biologi dateres tilbake til de gamle tider, da filosofer og tenkere - Aristoteles naturforskere, Heraklit, Platon og andre - ser stjerner, prøver å kartlegge forholdet mellom Månen og Solen til Jorden, for å forstå årsakene til deres innvirkning på jordbruksland og dyr.

Senere i middelalderen, ble det forsøkt å bestemme formen på jorden og en forklaring på sin rotasjon. I lang tid på høringen var teorien, skapt av Ptolemaios. Hun sa at jorden - dette er sentrum av universet, og alle de andre planetene og himmellegemene beveger seg rundt det (geosentriske system).

Men det var en annen forsker, polen Nikolay Kopernik, som beviste feilslutning av disse påstandene og tilbød hans, heliosentriske strukturen i verdenssystemet i sentrum - sola og alle planetene beveger seg rundt. Samtidig solen - også stjerne. Hans synspunkter ble støttet av tilhengere av Giordano Bruno, Newton, Kepler, Galileo.

Men det var kosmisk biologi som vitenskap dukket opp mye senere. Bare i XX århundre russiske vitenskapsmannen Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky utviklet et system som gjør det mulig for folk å trenge inn i dypet av plass og lære dem sakte. Han regnes som far til denne vitenskapen. Også en stor rolle i utviklingen cosmobiology spilt funn i fysikk og astrofysikk, kjemi og kvantemekanikk, Einstein, Bohr, Planck, Landau Fermi, Kapitsa, Bogolyubov og andre.

Ny forskning ved å la folk til å gjøre de samme lenge planlagt avganger i rommet, mulig å identifisere den spesifikke medisinsk og biologisk sikkerhet begrunnelse og virkningen av off-planet forholdene formulert av Tsiolkovsky. Hva var deres poenget?

1. Forskere har blitt gitt en teoretisk basis virkning vektløshet på pattedyrorganismer.
2. Han modellert flere måter å lage plassforholdene i laboratoriet.
3. Astronauter foreslåtte alternativene for å skaffe mat og vann ved hjelp av sirkulasjon av planter og materialer.

Dermed ble Tsiolkovsky alle de grunnleggende prinsippene for astronautics lagt som ikke har mistet sin relevans i dag.

vektløshet

Moderne biologisk forskning å undersøke virkningen av dynamiske faktorer på menneskekroppen på plassforholdene tillater det maksimale for å redde astronauter fra den negative effekten av disse samme faktorer.

Det er tre hoved dynamiske egenskaper:

• vibrasjon;
• akselerasjon;
• vektløshet.

Det mest uvanlige og viktig for handlingen på menneskekroppen det er vektløs. Dette er en tilstand i hvilken tyngdekraften forsvinner og blir ikke erstattet av andre treghetseffekter. I dette tilfellet personen mister evnen til å styre plasseringen av kroppen i verdensrommet. En slik tilstand begynner i de lavere lag av plass og bevart i hele sin plass.

Biomedisinsk forskning har vist at i vektløshet tilstand skjer følgende endringer i kroppen:

1. Quickens hjerterytme.
2. Musklene slappe av (ut tone).
3. Redusert arbeidskapasitet.
4. Mulige romlige hallusinasjoner.

Mann i vektløshet kan være opp til 86 dager uten skade på helse. Dette har vist seg empirisk og bekreftet fra et medisinsk synspunkt. Men ett av problemene plass biologi og medisin i dag er utviklingen av et kompleks for forebygging av effektene av vektløshet på kroppen i generelle tiltak, eliminere tretthet, forbedre og opprettholde normal drift.

Det er en rekke forhold som er i overensstemmelse med astronautene å overvinne vektløshet, og ha kontroll over kroppen:

• flykonstruksjon holder de nødvendige krav til sikkerhet for passasjerene;
• astronauter alltid nøye festet til sine plasser for å unngå uforutsette fly opp;
• alle elementene på skipet har en veldefinert plass og sikret på riktig måte for å unngå traumatiske situasjoner;
• væsker er lagret i lukkede, hermetisk pakkede beholdere.

For å oppnå gode resultater i å overvinne vektløshet, er astronautene grundig opplæring i verden. Men, dessverre, moderne forskning ikke tillater å skape slike forhold i laboratoriet. På vår planet, for å overvinne tyngdekraften er ikke mulig. Det er også en av oppgavene for fremtiden for luftfart og medisinsk biologi.

Lunger i rommet (akselerasjon)

En annen viktig faktor som påvirker mennesket i verdensrommet, er akselerasjonen eller overbelastning. Essensen av disse faktorene er redusert til en omfordeling av ujevn belastning på kroppen under kraftige bevegelser i romhastigheten. Det finnes to hovedtyper av akselerasjon:

• kort;
• lang.

Som biovitenskap, er både akselerasjon meget viktig i å påvirke den fysiologiske tilstanden til organismen astronaut.

Således, for eksempel, ved innvirkning av korte akselerasjoner (de vare i mindre enn ett sekund) kan opptre irreversible endringer i en organisme på molekylært nivå. Også, hvis myndighetene ikke er trent tilstrekkelig svak, er det en risiko for vannavgang. En slik eksponering kan utføres med kapselkammeret med spaceman på plass, med utstøtingen eller landing romfartøy i bane.

Det er derfor svært viktig at astronautene gjennomgikk en grundig medisinsk undersøkelse og spesifikke fysiske forberedelser før flyturen i verdensrommet.

Langtidsvirkende akselerasjon skjer på start- og landings raketter, samt under flyturen, noen steder løpet av kosmos. Virkningen av slike akselerasjoner på kroppen av data som gir en vitenskapelig medisinsk undersøkelse, som følger:

• quickens hjerteslag og puls;
• levende ånde;
• observerte forekomst av kvalme og svakhet, blek hud;
• Han lider visjon før øynene ser rødt eller svart film;
• kanskje følelsen av smerte i ledd, lemmer;
• tonus av muskelvev faller;
• nevro-humoral regulering endringer;
• Det blir forskjellig gassutveksling i lungene og i legemet som en helhet;
• kan forårsake svetting.

Overbelastning og vektløshet tvunget medisinske forskere til å komme opp med ulike måter. tillater å justere, for å trene astronauter å tåle effektene av disse faktorene uten konsekvenser for helse og uten tap av effektivitet.

En av de mest effektive måtene å øke hastigheten på opplæring av astronauter - en sentrifuge enhet. Det er der du kan observere de endringene som skjer i kroppen ved påvirkning av overbelastning. Den lar deg også til å trene og tilpasse seg virkningene av denne faktoren.

Romferd og medisin

Flying i verdensrommet, selvfølgelig, har en stor innvirkning på folks helse, spesielt i utrente eller med kroniske sykdommer. Derfor, en viktig del av medisinsk forskning er alle detaljene i fly, alle kroppens reaksjoner på en rekke effekter og utrolige off-planet krefter.

Zero-G Flight gjør moderne medisin og biologi å oppfinne og velformulerte (på samme tid å gjennomføre, selvfølgelig), et sett av tiltak for å sikre astronautene riktig ernæring, hvile, oksygentilførsel, opprettholde effektivitet og så videre.

I tillegg er medisin utviklet for å sikre astronautene anstendig hjelp i nødstilfeller, nødssituasjoner, samt beskyttelse mot virkningene av de ukjente kreftene i de andre planetene og plass. Det er vanskelig, det krever mye tid og krefter, en stor teoretisk grunnlag, kun ved hjelp av det siste innen moderne utstyr og medisiner.

I tillegg, medisin linje med fysikk og biologi har til oppgave å beskytte astronauter fra de fysiske faktorer av plassforhold, for eksempel:

• temperatur;
• stråling;
• trykk;
• meteoritter.

Derfor er studiet av alle disse faktorene og egenskapene svært viktig.

Forskningsmetode i biologi

Plass biologi, som en hvilken som helst annen biologisk vitenskap, har et bestemt sett av metoder for studiet, den teoretiske materiale for å samle og verifisere dens praktiske slutninger. Disse metoder er tids ikke forblir uendret, gjennomgår renovering og modernisering i overensstemmelse med gjeldende tid. Men historisk biologiske teknikker fortsatt relevant den dag i dag. Disse inkluderer:

1. Observasjon.
2. Eksperiment.
3. Historisk analyse.
4. Beskrivelse.
5. Sammenligne.

Disse metodene for biologisk forskning base, strøm til alle tider. Men det er flere andre som har oppstått med utviklingen av vitenskap og teknologi, elektronisk fysikk og molekylærbiologi. Det er de som er kalt til å date og spille den største rollen i studiet av biologiske, kjemiske, medisinske og fysiologiske prosesser.

moderne metoder

1. Metoder for genetisk modifisering og bioinformatikk. Her refererer agrobacterial og ballistisk transformasjon, PCR (polymerase kjedereaksjon). Rollen av biologiske studier av en slik plan er stor fordi de tillater oss å finne løsninger på problemene med ernæring og oksygenering av rakettkastere og hytter for en behagelig tilstand av kosmonauter.
2. Fremgangsmåter for proteinkjemi og histokjemi. De lar deg kontrollere proteiner og enzymer i levende systemer.
3. Ved hjelp av fluorescens mikroskopi, superresolution mikroskopi.
4. Bruken av molekylærbiologi og biokjemi, og forskningsmetoder.
5. Biotelemetry - metoden, som er et resultat av kombinasjonen arbeid av ingeniører og leger biobasert. Den gjør det mulig å styre alle fysiologisk viktige funksjoner av organismen i en avstand ved hjelp av menneskekroppen for radiokommunikasjon og datamaskin-registrator. Plass biologi bruker denne metoden som et grunnlag for å kontrollere virkningene av plassforholdene på de astronauter organismer.
6. Biologisk indikasjon på den bestemte banen. En meget viktig metode for plass biologi, noe som gjør det mulig å evaluere tilstanden av den interplanetariske medium, for å få informasjon om karakteristikkene til forskjellige planeter. Utgangspunktet er her bruken av dyr med integrerte sensorer. At test dyr (mus, hunder, aper) trekke ut informasjon fra banene til den jord som blir anvendt av forskere for analyse og konklusjoner.

Moderne metoder for biologisk forskning kan løse ikke bare problemet med avansert plass biologi, men også universell.

Problemer med Space Biology

Alle disse metodene for biomedisinsk forskning, dessverre, kan ennå ikke løse alle problemene med plass biologi. Det finnes en rekke aktuelle saker som er avgjørende for denne dagen. De viktigste problemene møtt av plass medisin og biologi.

1. Valg av fagpersonell for flyturen i verdensrommet, helsetilstand som kan oppfylle alle kravene til leger (inkludert ville tillate astronauter å tåle tøff trening og opplæring for flyturen).
2. En anstendig nivå av trening og leverer alle de nødvendige arbeidsplass mannskaper.
3. Trygge sikkerheten til alle parametre (inkludert de fra ukjente eller fremmede faktorer påvirkning fra andre planeter) som driver skip og aviakonstruktsiyam.
4. Psykofysiologisk rehabilitering av astronautene tilbake til Jorden.
5. Utvikle måter å beskytte astronauter og romfartøy fra stråling.
6. Sikre normale levekår i hytter på fly i verdensrommet.
7. Utvikling og anvendelse av datateknologi i modernisert plass medisin.
8. Implementering av plass telemedisin og bioteknologi. Bruke metoder for disse vitenskapene.
9. Avgjørelsen av medisinske og biologiske problemer for komfortable flyr astronauter til Mars og andre planeter.
10. Syntese av farmakologiske midler som vil løse problemet med oksygenutstyr i verdensrommet.

Utviklet, forbedret og integrert i bruk av metoder for biomedisinsk forskning vil løse alle nødvendige oppgaver og utfordringer. Men når det er - et komplekst spørsmål, og ganske uforutsigbar.

Det bør bemerkes at løsningen på alle disse spørsmålene ikke bare russiske forskere, men det vitenskapelige rådet av alle land i verden. Og det er et stort pluss. Etter felles forskning og søket vil uforholdsmessig rask og positiv. Tett internasjonalt samarbeid i å løse problemer av plass - nøkkelen til suksess i utviklingen av off-planet plass.

Nylige fremskritt

Slike prestasjoner er mange. Tross alt, som gjør det mulig intensivt arbeid utført daglig, grundig og møysommelig å finne flere og flere nye materialer, trekke konklusjoner og formulere hypoteser.

En av de viktigste funnene i kosmologi av XXI århundre var oppdagelsen av vann på Mars. Dette umiddelbart ga opphav til fødselen av mange hypoteser om tilstedeværelse eller fravær av liv på planeten, muligheten for flytting av jordboere på Mars, og så videre.

Et annet funn var at forskere har identifisert alderen innenfor der personen så behagelig som mulig og uten alvorlige konsekvenser kan være i verdensrommet. Dette begynner fra fylte 45 år og avsluttes ca 55-60 år. Unge mennesker som går ut i rommet, ekstremt lider psykologisk og fysiologisk da han kom tilbake til Jorden, er det vanskelig å tilpasse og omorganisere.

Vann på månen ble oppdaget (2009). kvikksølv og en stor mengde sølv ble også funnet på jordas satellitt.

Fremgangsmåter for biologiske studier, samt ingeniør og fysiske indikatorer tillate sikker å konkludere med at sikkerheten (i det minste ikke mer skade enn på jorden) virkningen av ionisk stråling og stråling i rommet.

Vitenskapelige studier har vist at et langt opphold i verdensrommet pålegger ikke et merke på tilstand av fysisk helse astronauter. Men problemene forbli i psykologiske termer.

Det har vært som viser at høyere planter reagerer forskjellig på tilstedeværelse i den kosmiske expanse studier. Frøene av noen planter i studien viste ingen genetiske endringer. Andre, derimot, viste tydelig belastning på molekylært nivå.

Eksperimenter som ble utført på celler og vev i levende organismer (pattedyr) bevise at avstanden ikke påvirker den normale tilstand og funksjon av disse organer.

Ulike typer medisinsk forskning (MR, CT, MR, blod og urinprøver, EKG, CT scan, og så videre) førte til den konklusjon at den fysiologiske, biokjemiske, morfologiske kjennetegn ved menneskeceller forblir uendret når du bor på plass opp til 86 dager.

I laboratoriet har det blitt gjenskapt et kunstig system som lar deg komme så nær en tilstand av vektløshet og så utforske alle aspekter av effektene av denne tilstanden på kroppen. Dette gjorde det mulig, i sin tur, å utvikle en rekke forebyggende tiltak for å hindre virkningen av denne faktor i humane uren i null gravitasjon.

Resultater exobiology ble bevis for tilstedeværelsen av organiske systemer er jordas biosfære. Inntil det ble mulig bare teoretisk formulering av disse forutsetningene, men snart forskerne planlegger å produsere og praktiske bevis.

Gjennom forsknings biologer har fysikere, leger, økologer og kjemikere identifisert dype virkningsmekanismer av mennesker på biosfæren. For å oppnå dette har blitt gjort mulig gjennom etablering av kunstige økosystemer av planeten og gi dem den samme effekten, som på Jorden.

Det er ikke alle som er oppnådd av plass biologi, kosmologi og medisin i dag, men bare de viktigste. Det er et stort potensial, gjennomføring av dem er oppgaven med disse vitenskapene for fremtiden.

Livet i verdensrommet

Ifølge moderne syn på livet i verdensrommet kan eksistere, siden siste funn bekrefter tilstedeværelsen av noen planeter egnede forhold for fremveksten og utviklingen av livet. Men meninger forskere på dette problemet er delt inn i to kategorier:

• Livet blir ikke eksisterer noe annet sted enn Jorden, har aldri vært og vil aldri bli;
• livet er i det store strekninger av plass, men folk har ennå ikke oppdaget det.

Hvilke av hypotesen er riktig - det er opp til hver enkelt person. Bevis og rebuttals, og for en, og den andre er nok.