Biologivetenskapen omfattar många olika sektioner, stora och små barnvetenskaper. Och var och en av dem är viktig inte bara i mänskligt liv, utan för planeten som helhet.
För andra århundradet i rad försöker människor studera inte bara livets jordiska mångfald i alla dess manifestationer, utan också att ta reda på om det finns liv utanför planeten, i yttre rymden. Dessa frågor behandlas av en speciell vetenskap - rymdbiologi. Det kommer att diskuteras i vår recension.
Biology Section - Space Biology
Denna vetenskap är relativt ung, men mycket intensivt utvecklad. De viktigaste aspekterna av lärande är:
- Faktorer i yttre rymden och deras inflytande på levande varelsers organismer, den vitala aktiviteten för alla levande system i rymden eller flygplan.
- Utvecklingen av liv på vår planet med deltagande av rymden, utvecklingen av levande system och sannolikheten för förekomsten av biomassa utanför vår planet.
- Möjligheterna att bygga slutna system och skapa verkliga livsvillkor i dem för en bekvämutveckling och tillväxt av organismer i yttre rymden.
Rymdmedicin och biologi är nära besläktade vetenskaper som gemensamt studerar det fysiologiska tillståndet hos levande varelser i rymden, deras förekomst i interplanetära rum och evolution.
Tack vare forskningen inom dessa vetenskaper blev det möjligt att välja de optimala förhållandena för att hitta människor i rymden, och utan att skada hälsan. Stort material har samlats in om närvaron av liv i rymden, växters och djurs (encelliga, flercelliga) förmåga att leva och utvecklas i viktlöshet.
Historien om vetenskapens utveckling
Ryddbiologins rötter går tillbaka till antiken, då filosofer och tänkare - naturvetare Aristoteles, Herakleitos, Platon och andra - tittade på stjärnhimlen och försökte identifiera månen och solens förhållande till jorden, för att förstå orsakerna till deras inflytande på jordbruksmark och djur.
Senare, på medeltiden, började försök att bestämma jordens form och förklara dess rotation. Länge fanns det en teori skapad av Ptolemaios. Hon pratade om det faktum att jorden är universums centrum och att alla andra planeter och himlakroppar rör sig runt den (geocentriskt system).
Det fanns dock en annan vetenskapsman, polen Nicolaus Copernicus, som bevisade felaktigheten i dessa uttalanden och föreslog sitt eget heliocentriska system av världsstrukturen: i mitten finns solen, och alla planeterna rör sig. Solen är också en stjärna. Hans åsikter stöddes av Giordanos anhängareBruno, Newton, Kepler, Galileo.
Men rymdbiologi som vetenskap dök upp mycket senare. Först på 1900-talet utvecklade den ryske forskaren Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky ett system som låter människor tränga in i rymdens djup och långsamt studera dem. Han anses med rätta vara fadern till denna vetenskap. Upptäckter inom fysik och astrofysik, kvantkemi och mekanik av Einstein, Bohr, Planck, Landau, Fermi, Kapitza, Bogolyubov och andra spelade också en stor roll i utvecklingen av kosmobiologin.
Ny vetenskaplig forskning, som gjorde det möjligt för människor att göra länge planerade flygningar ut i rymden, gjorde det möjligt att identifiera specifika medicinska och biologiska motiveringar för säkerheten och effekterna av utomjordiska förhållanden som Tsiolkovsky formulerade. Vad var deras essens?
- Forskare har fått en teoretisk motivering för effekten av viktlöshet på däggdjursorganismer.
- Han modellerade flera varianter av rymdförhållanden i labbet.
- Föreslagna alternativ för astronauter att skaffa mat och vatten med hjälp av växter och materias cirkulation.
Det var alltså Tsiolkovsky som lade ner alla grundläggande postulat inom astronautiken, som inte har förlorat sin relevans idag.
Viktlöshet
Modern biologisk forskning inom området för att studera inverkan av dynamiska faktorer på människokroppen i rymden gör det möjligt för astronauter att bli av med den negativa inverkan av samma faktorer maxim alt.
Det finns tre huvudsakliga dynamiska egenskaper:
- vibration;
- acceleration;
- viktlöshet.
Den mest ovanliga och viktigaste effekten på människokroppen är viktlöshet. Detta är ett tillstånd där tyngdkraften försvinner och den inte ersätts av andra tröghetsinfluenser. I det här fallet förlorar en person helt förmågan att kontrollera kroppens position i rymden. Ett sådant tillstånd börjar redan i de lägre skikten av kosmos och består i hela dess rymd.
Medicinska och biologiska studier har visat att följande förändringar sker i människokroppen i ett tillstånd av viktlöshet:
- Hjärtslag ökar.
- Muskler slappnar av (tonus försvinner).
- Minskad prestanda.
- Möjliga rumsliga hallucinationer.
En person i viktlöshet kan stanna upp till 86 dagar utan att skada hälsan. Detta har bevisats empiriskt och bekräftats ur medicinsk synvinkel. En av rymdbiologins och rymdmedicinens uppgifter idag är dock att utveckla en uppsättning åtgärder för att förhindra effekten av tyngdlöshet på människokroppen i allmänhet, eliminera trötthet, öka och befästa normal prestation.
Det finns ett antal tillstånd som astronauter observerar för att övervinna viktlöshet och behålla kontrollen över kroppen:
- designen av flygplanet följer strikt de nödvändiga säkerhetsstandarderna för passagerare;
- astronauter är alltid försiktigt fastspända i sina säten för att undvika oförutsedda flygningar uppåt;
- alla föremål på fartyget är striktfast plats och ordentligt säkrad för att undvika skador;
- Vätskor lagras endast i slutna, förseglade behållare.
För att uppnå goda resultat för att övervinna tyngdlöshet genomgår astronauter grundlig träning på jorden. Men tyvärr tillåter inte modern vetenskaplig forskning att skapa sådana förhållanden i laboratoriet. På vår planet är det inte möjligt att övervinna tyngdkraften. Det är också en av framtidens utmaningar för rymd- och medicinsk biologi.
G-krafter i rymden (accelerationer)
En annan viktig faktor som påverkar människokroppen i rymden är acceleration eller överbelastning. Kärnan i dessa faktorer reduceras till en ojämn omfördelning av belastningen på kroppen under starka höghastighetsrörelser i rymden. Det finns två huvudtyper av acceleration:
- kortsiktig;
- long.
Som biomedicinska studier visar är båda accelerationerna mycket viktiga för att påverka det fysiologiska tillståndet hos astronautens kropp.
Så, till exempel, under inverkan av kortvariga accelerationer (de varar mindre än 1 sekund), kan irreversibla förändringar inträffa i kroppen på molekylär nivå. Dessutom, om organen inte är tränade, tillräckligt svaga, finns det risk för bristning av deras membran. Sådana influenser kan utföras under separationen av kapseln med astronauten i rymden, under hans utstötningeller när ett fartyg landar i omloppsbana.
Därför är det mycket viktigt att astronauter genomgår en grundlig medicinsk undersökning och viss fysisk träning innan de flyger ut i rymden.
Långverkande acceleration sker under uppskjutning och landning av en raket, samt under flygning på vissa rumsliga platser i rymden. Effekten av sådana accelerationer på kroppen, enligt data från vetenskaplig medicinsk forskning, är följande:
- hjärtslag och puls ökar;
- andningen snabbar upp;
- det förekommer illamående och svaghet, blek hud;
- synen blir lidande, en röd eller svart film dyker upp framför ögonen;
- kan känna smärta i leder, armar och ben;
- tonus i muskelvävnad sjunker;
- neuromoral reglering ändras;
- gasutbytet i lungorna och i kroppen som helhet blir annorlunda;
- kan orsaka svettning.
G-krafter och tyngdlöshet tvingar medicinska forskare att komma på olika sätt. tillåta anpassning, träna astronauter så att de kan motstå inverkan av dessa faktorer utan hälsokonsekvenser och utan förlust av effektivitet.
Ett av de mest effektiva sätten att träna astronauter att accelerera är centrifugapparaten. Det är i det som du kan observera alla förändringar som sker i kroppen under verkan av överbelastning. Det låter dig också träna och anpassa dig till påverkan av denna faktor.
Rymdflyg och medicin
Rymdflyg har verkligen en mycket stor inverkan på människors hälsa, särskilt de som är otränade eller har kroniska sjukdomar. Därför är en viktig aspekt den medicinska forskningen om flygningens alla subtiliteter, alla kroppens reaktioner på de mest skiftande och otroliga effekterna av utomjordiska krafter.
Att flyga i viktlöshet tvingar modern medicin och biologi att uppfinna och formulera (samtidigt implementera, förstås) en uppsättning åtgärder för att ge astronauterna normal näring, vila, syretillförsel, arbetskapacitet och så vidare.
Dessutom är medicin designad för att ge kosmonauter anständig hjälp i händelse av oförutsedda nödsituationer, samt skydd mot effekterna av okända krafter från andra planeter och utrymmen. Det är ganska svårt, det kräver mycket tid och ansträngning, en stor teoretisk bas, användningen av endast den senaste moderna utrustningen och drogerna.
Dessutom har medicin, tillsammans med fysik och biologi, till uppgift att skydda astronauter från de fysiska faktorerna i rymdförhållandena, såsom:
- temperatur;
- strålning;
- pressure;
- meteoriter.
Därför är studiet av alla dessa faktorer och funktioner mycket viktigt.
Forskningsmetoder i biologi
Rymdbiologi har, precis som all annan biologisk vetenskap, en viss uppsättning metoder som gör det möjligt att bedriva forskning, samla teoretiskt material och bekräfta det med praktiska slutsatser. Dessa metoder över tidförbli oförändrade, uppdateras och moderniseras i enlighet med aktuell tid. Men de historiskt etablerade metoderna för biologi är fortfarande relevanta än i dag. Dessa inkluderar:
- Observation.
- Experiment.
- Historisk analys.
- Description.
- Comparison.
De här metoderna för biologisk forskning är grundläggande, relevanta när som helst. Men det finns ett antal andra som har uppstått med utvecklingen av vetenskap och teknik, elektronisk fysik och molekylärbiologi. De kallas moderna och spelar den största rollen i studiet av alla biologiskt-kemiska, medicinska och fysiologiska processer.
Moderna metoder
- Metoder för genteknik och bioinformatik. Detta inkluderar agrobakteriell och ballistisk transformation, PCR (polymeraskedjereaktioner). Den biologiska forskningens roll av detta slag är stor, eftersom det är de som gör det möjligt att hitta alternativ för att lösa problemet med matning och syresättning av raketuppskjutare och hytter för astronauternas bekvämlighet.
- Metoder för proteinkemi och histokemi. Låt kontrollera proteiner och enzymer i levande system.
- Med fluorescensmikroskopi, superupplösningsmikroskopi.
- Användningen av molekylärbiologi och biokemi och deras forskningsmetoder.
- Biotelemetri är en metod som är resultatet av en kombination av ingenjörers och läkares arbete på biologisk grund. Det låter dig kontrollera alla fysiologiskt viktiga funktioner i arbetet.organism på avstånd med hjälp av människokroppens radiokommunikationskanaler och en datorinspelare. Rymdbiologin använder denna metod som grund för att spåra effekterna av rymdförhållanden på astronauternas organismer.
- Biologisk indikation på interplanetärt utrymme. En mycket viktig metod för rymdbiologi, som gör det möjligt att bedöma de interplanetära tillstånden i miljön, för att få information om egenskaperna hos olika planeter. Grunden här är användningen av djur med inbyggda sensorer. Det är försöksdjur (möss, hundar, apor) som extraherar information från banor, som används av terrestra forskare för analyser och slutsatser.
Moderna metoder för biologisk forskning gör det möjligt att lösa avancerade problem inte bara inom rymdbiologin, utan också universella.
Problems of space biology
Alla uppräknade metoder för biomedicinsk forskning har tyvärr ännu inte kunnat lösa alla problem inom rymdbiologin. Det finns ett antal aktuella frågor som förblir brådskande än i dag. Låt oss ta en titt på de största utmaningarna som rymdmedicin och biologi står inför.
- Urval av utbildad personal för rymdflyg, vars hälsotillstånd skulle kunna uppfylla alla krav från läkare (inklusive att tillåta astronauter att tåla rigorös träning och utbildning för flygningar).
- Anständig utbildningsnivå och utbud av allt som behövs för arbetsutrymmesbesättningar.
- Säkerställande av säkerhet i alla avseenden (inklusive från okända eller främmande påverkansfaktorerfrån andra planeter) arbetande fartyg och flygplansstrukturer.
- Psykofysiologisk rehabilitering av astronauter vid återkomst till jorden.
- Utveckling av sätt att skydda astronauter och rymdfarkoster från strålning.
- Säkerställer normala levnadsförhållanden i hytterna under rymdflyg.
- Utveckling och tillämpning av avancerad datorteknik inom rymdmedicin.
- Introduktion av rymdtelemedicin och bioteknik. Använder metoderna för dessa vetenskaper.
- Lösning av medicinska och biologiska problem för bekväma flygningar för astronauter till Mars och andra planeter.
- Syntes av farmakologiska medel som kommer att lösa problemet med syretillförsel i rymden.
Utvecklade, förbättrade och komplexa tillämpningsmetoder för biomedicinsk forskning kommer säkert att lösa alla uppgifter och befintliga problem. Men när detta kommer att ske är en svår och ganska oförutsägbar fråga.
Det bör noteras att inte bara ryska forskare, utan också det akademiska rådet i alla länder i världen hanterar alla dessa frågor. Och detta är ett stort plus. Gemensam forskning och sökningar kommer trots allt att ge ett oproportionerligt större och snabbare positivt resultat. Nära glob alt samarbete för att lösa rymdproblem är nyckeln till framgång i utforskningen av utomjordiskt rymd.
Moderna prestationer
Det finns många sådana prestationer. När allt kommer omkring utförs ett intensivt arbete varje dag, noggrant och noggrant, vilket gör att du kan hitta mer och mermaterial, dra slutsatser och formulera hypoteser.
En av 2000-talets viktigaste upptäckter inom kosmologin var upptäckten av vatten på Mars. Detta gav omedelbart upphov till dussintals hypoteser om närvaron eller frånvaron av liv på planeten, om möjligheten att återbosätta jordbor till Mars, och så vidare.
En annan upptäckt var att forskare har bestämt åldersgränserna inom vilka en person kan vara i rymden så bekvämt och utan allvarliga konsekvenser som möjligt. Denna ålder börjar från 45 år och slutar vid cirka 55-60 år. Unga människor som går ut i rymden lider extremt psykologiskt och fysiologiskt när de återvänder till jorden, anpassar sig och bygger om hårt.
Vatten upptäcktes också på månen (2009). Kvicksilver och en stor mängd silver hittades också på jordens satellit.
Biologiska forskningsmetoder, såväl som tekniska och fysiska indikatorer, gör att vi med säkerhet kan dra slutsatsen att effekterna av jonstrålning och exponering i rymden är ofarliga (åtminstone inte mer skadliga än på jorden).
Vetenskapliga studier har visat att lång vistelse i rymden inte påverkar astronauternas fysiska hälsa. Men psykologiska problem kvarstår.
Studier har genomförts som visar att högre växter reagerar olika på att vistas i rymden. Frön från vissa växter i studien visade inga genetiska förändringar. Andra, tvärtom, visade uppenbara deformationer på molekylär nivå.
Erfarenheter,utfördes på celler och vävnader hos levande organismer (däggdjur) visade att rymden inte påverkar dessa organs normala tillstånd och funktion.
Olika typer av medicinska studier (tomografi, MRI, blod- och urintester, kardiogram, datortomografi och så vidare) ledde till slutsatsen att de fysiologiska, biokemiska, morfologiska egenskaperna hos mänskliga celler förblir oförändrade när de vistas i rymden upp till 86 dagar.
I laboratorieförhållanden återskapades ett artificiellt system som gör att du kan komma så nära tillståndet av viktlöshet som möjligt och på så sätt studera alla aspekter av effekten av detta tillstånd på kroppen. Detta gjorde det i sin tur möjligt att utveckla ett antal förebyggande åtgärder för att förhindra påverkan av denna faktor under en mänsklig flygning i noll gravitation.
Resultaten av exobiologi är data som indikerar närvaron av organiska system utanför jordens biosfär. Hittills har bara den teoretiska formuleringen av dessa antaganden blivit möjlig, men snart planerar forskare att skaffa praktiska bevis också.
Tack vare forskning från biologer, fysiker, läkare, ekologer och kemister har djupa mekanismer för mänsklig påverkan på biosfären avslöjats. Detta möjliggjordes genom att skapa artificiella ekosystem utanför planeten och utöva samma inflytande på dem som på jorden.
Detta är inte alla prestationer inom rymdbiologi, kosmologi och medicin idag, utan bara de viktigaste. Det finns mycket potential, vars genomförande ärde listade vetenskapernas uppgift för framtiden.
Livet i rymden
Enligt moderna idéer kan liv i rymden existera, eftersom nya upptäckter bekräftar närvaron på vissa planeter av lämpliga förhållanden för livets uppkomst och utveckling. Men forskarnas åsikter i denna fråga delas in i två kategorier:
- livet är ingen annanstans än jorden, har aldrig varit och kommer aldrig att vara;
- liv existerar i de stora vidderna av yttre rymden, men människor har ännu inte upptäckt det.
Vilken av hypoteserna som är korrekt - det är upp till varje individ att avgöra. Det finns tillräckligt med bevis och vederlag för både det ena och det andra.
