วิทยาศาสตร์อวกาศ: ทำไมต้องเลือก Mice, Beer และ Spermatozoa ถึง Orbit

12 เมษายน 2504 ยูริกาการิน เขากลายเป็นบุคคลแรกในประวัติศาสตร์ที่บินไปในอวกาศ ไม่กี่สิบปีต่อมาสิ่งที่เหลือเชื่อแทบจะกลายเป็นเรื่องเล็กน้อยโลกเริ่มพูดถึงการท่องเที่ยวอวกาศ จริงมันไม่ได้เริ่มอย่างราบรื่นมาก: ในปี 1986 การท่องเที่ยวอวกาศครั้งแรกคือการเป็นครูชาวอเมริกัน Christa McAuliffe ซึ่งเสียชีวิต 73 วินาทีหลังจากการเปิดตัวรถรับส่งชาเลนเจอร์และสหรัฐอเมริกาผ่านกฎหมายห้ามเที่ยวบินสู่อวกาศสำหรับผู้ที่ไม่ใช่มืออาชีพ แต่โลกกำลังเปลี่ยนแปลงและวิธีการเพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัยของผู้โดยสารได้ดีขึ้น

นักธุรกิจ Dennis Tito, Mark Shuttleworth ผู้ก่อตั้ง Canonical, เซ็นเซอร์ผู้ก่อตั้งไม่ จำกัด Gregory Olsen, ผู้ก่อตั้ง Andehe Ansari ผู้ก่อตั้ง Prodea Systems, ผู้หญิงคนแรกในหมู่นักท่องอวกาศหัวหน้า บริษัท ซอฟต์แวร์ Intentional Charles Simony (และสองครั้ง) Richard Garry ผู้พัฒนาเกมคอมพิวเตอร์ และ Cirque du Soleil หัวหน้าผู้บริหาร Guy Laliberte และการเปิดตัวรถเทสลาที่มีหุ่นจำลองของ Ilona Mask นั้นไม่สามารถสร้างความประทับใจได้โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพิจารณาจากการอ้างอิงเชิงเสียดสีกับนวนิยายเรื่อง“ The Hitchhiker's Guide to the Galaxy” ในรูปแบบของข้อความ“ Don't Panic” บนระบบมัลติมีเดีย

อย่างไรก็ตามสิ่งนี้ไม่ได้หมายความว่ามนุษยชาติได้ทำลายจักรวาล เรายังคงมีงานอีกมากเช่นแผนสำหรับการล่าอาณานิคมของดาวอังคาร และตอนนี้นักวิทยาศาสตร์ไม่ควรพลาดโอกาสในการใช้พื้นที่เพื่อจุดประสงค์ของตัวเอง สถานีอวกาศนานาชาติเป็นห้องปฏิบัติการในวงโคจรที่คุณสามารถทำการทดลองที่ไม่ซ้ำกัน สิ่งนี้อาจเป็นประโยชน์สำหรับทั้งนักบินอวกาศและผู้ที่อาศัยอยู่ในอนาคตของดาวอังคารซึ่งเป็นเส้นทางบินที่อันตรายที่สุดเท่าที่ทุกคนคิด แต่จนถึงตอนนี้อย่างน้อยที่สุดก็สามารถรับข้อมูลทางวิทยาศาสตร์รวมถึงการค้นพบทางการแพทย์

นักบินอวกาศคู่และการดัดแปลงจีโนม

สกอตต์และมาร์คเคลลี่เป็นนักบินอวกาศที่เหมือนกันทุกคนในโลก อย่างน้อยนั่นก็คือจนกระทั่ง Scott ใช้เวลาเกือบหนึ่งปีในสภาวะไร้น้ำหนัก โดยปกติแล้วนักบินอวกาศ "อยู่" ในสถานีอวกาศนานาชาติเป็นเวลาไม่เกินหกเดือน แต่สกอตต์เคลลี่ถูกส่งไปยังสถานีเป็นระยะเวลานานโดยเจตนาเพื่อให้การเปลี่ยนแปลงในร่างกายของเขานั้นชัดเจนขึ้น หลังจากกลับมานักวิจัยได้เปรียบเทียบการแสดงของเขากับพี่ชายของเขา: ปรากฎว่าความสูงของสก็อตต์เพิ่มขึ้นเกือบห้าเซนติเมตร นอกจากนี้น้ำหนักตัวของมันลดลงแล้วจุลินทรีย์ในลำไส้มีการเปลี่ยนแปลงเกือบจะสมบูรณ์และจีโนมตามการวิเคราะห์เบื้องต้นได้รับการเปลี่ยนแปลงบางอย่าง

ทั้งหมดนี้ทำให้ผู้เชี่ยวชาญขององค์การนาซ่าระบุว่าสภาพแวดล้อมของอวกาศเปิดใช้งานในร่างกายของสกอตต์เคลลี่กลุ่มของ "จักรวาล" ที่มีผลกระทบต่อระบบภูมิคุ้มกันของร่างกายลักษณะของเนื้อเยื่อกระดูกสายตาการได้ยินและตัวชี้วัดอื่น ๆ แม้จะมีความจริงที่ว่าการเปลี่ยนแปลงส่วนใหญ่ (เช่นการเจริญเติบโต) หลังจากเวลากลับสู่จุดเริ่มต้นประมาณ 7% ของยีนได้รับการแก้ไขในสถานะใหม่ นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าสาเหตุของสิ่งที่เกิดขึ้นนั้นควรได้รับการค้นหาใน "ความเครียดของจักรวาล" - ผลกระทบต่อร่างกายของสภาพแวดล้อมที่ผิดปกติซึ่งร่างกายรับรู้ว่าเป็นภัยคุกคามตอบสนองตามนั้น

สภาพแวดล้อมของอวกาศเปิดใช้งานในร่างกายของ Scott Kelly กลุ่มของ "จักรวาล" ที่ส่งผลต่อภูมิคุ้มกันคุณสมบัติของเนื้อเยื่อกระดูกการมองเห็นการได้ยิน

ในการศึกษาก่อนหน้านี้โดยวิธีการที่มันถูกตั้งข้อสังเกตว่าเที่ยวบินสู่อวกาศในลักษณะพิเศษส่งผลกระทบต่อสมองทำให้มัน neuroplastic มากขึ้น จากการทดลองที่มหาวิทยาลัยมิชิแกนปริมาณของสสารสีเทาในอวกาศลดลงในบางพื้นที่ในขณะที่ในส่วนอื่น ๆ ที่ต้องการมากขึ้นในขณะนี้ - ตัวอย่างเช่นในโซนที่รับผิดชอบการเคลื่อนไหวของแขนขาที่ต่ำกว่า - เพิ่มขึ้น

ในเวลาเดียวกันทีมนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยฟลอริดาพบว่านักบินอวกาศมีความเสี่ยงสูงกว่าปัญหาหัวใจเมื่อเดินทางไปยังดวงจันทร์: จากข้อมูลที่ได้รับจากผู้เข้าร่วม Apollo ตั้งแต่ปี 1961 ถึง 1972 พวกเขาพบว่า เป็นอันตรายต่อหัวใจและหลอดเลือดของนักบินอวกาศ "จันทรคติ" มากกว่าห้าเท่าเมื่อเปรียบเทียบกับนักบินอวกาศที่ไม่เคยบินไปยังดวงจันทร์

Pinky and Brain: หนูในอวกาศ

สถานะของตับไม่เพียง แต่ได้รับผลกระทบจากอาหารที่มีแอลกอฮอล์และไขมันเท่านั้น แต่ยังมีผลต่อเที่ยวบินในอวกาศด้วย ข้อสรุปนี้เกิดขึ้นในปี 2011 โดยนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยโคโลราโดผู้ส่งหนูไปสู่อวกาศเป็นครั้งแรกเป็นเวลาเกือบสองสัปดาห์ (หรือมากกว่าแม่นยำสิบสามและครึ่งวัน) จากนั้นดูว่าอวัยวะของพวกเขาเปลี่ยนแปลงอย่างไรหลังจากการเดินทางที่ผิดปกตินี้ การวิเคราะห์ข้อมูลพบว่าปัญหาสำคัญที่เกี่ยวข้องกับตับ: สัตว์พบสัญญาณเริ่มต้นของโรคไขมันที่ไม่มีแอลกอฮอล์ มันค่อนข้างยากที่จะสร้างสาเหตุที่แน่นอนในการทดลองดังกล่าว แต่นักวิทยาศาสตร์ได้แนะนำว่ากระบวนการกระตุ้นการบินที่กระตุ้นการพัฒนาของพังผืด (การแพร่กระจายของเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน)

ในส่วนของหนูทดลอง - การเดินทางสู่อวกาศเพื่อวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ถือเป็นสิ่งสำคัญที่สุด การทดลองเกี่ยวกับหนูไม่สามารถจำลองแบบในมนุษย์ได้ด้วยเหตุผลทางจริยธรรม - แต่พวกเขาช่วยให้เข้าใจว่าร่างกายมนุษย์สามารถรับมือกับผลกระทบของรังสีคอสมิคที่ทรงพลังในระยะยาวที่อาจทำให้เกิดการกลายพันธุ์เช่นนำไปสู่เนื้องอกมะเร็ง ไม่เพียง แต่หนูตัวเต็มวัยจะถูกส่งไปยังสถานีอวกาศนานาชาติเท่านั้น หลังจากกลับสู่โลกพวกมันจะถูกนำเข้าสู่สิ่งมีชีวิตของแม่หนูที่เป็นตัวแทนและภายใต้สภาวะดั้งเดิมกำลังเฝ้าดูการเติบโตและพัฒนาการของหนู

ในช่วงกลางปีที่แล้วนักวิทยาศาสตร์ชาวแคลิฟอร์เนียประกาศความตั้งใจที่จะส่งหนูสี่สิบตัวไปยังสถานีอวกาศนานาชาติพร้อมกันเพื่อทดสอบวัคซีนโรคกระดูกพรุนใหม่ ยาทดลองที่พัฒนาบนพื้นฐานของโปรตีนกระดูก NELL-1 ควรปกป้องเนื้อเยื่อกระดูกจากเซลล์สร้างกระดูก - เซลล์ที่ทำลายมัน เป็นที่ทราบกันมานานว่าหลังจากห้าสิบปีคนสูญเสียเนื้อเยื่อเฉลี่ย 0.5% ทุกปี อย่างไรก็ตามภายใต้สภาวะไร้น้ำหนักกระบวนการนี้จะเร่งความเร็ว หากการทดสอบประสบความสำเร็จวัคซีนจะช่วยนักบินอวกาศทั้งสองที่ถูกบังคับให้ต้องใช้เวลาเป็นเดือนในวงโคจรและ "มนุษย์ดิน" ที่ต้องเผชิญกับความเสียหายของกระดูก

โรงเบียร์อวกาศ

ความอุดมสมบูรณ์ของการวิจัยในหัวข้อที่ดูเหมือนไร้เหตุผลเมื่อมองแวบแรก (ตัวอย่างเช่นการหาเหตุผลที่ผู้หญิงดมเสื้อของหุ้นส่วน) ช่วยให้เชื่อว่าวิทยาศาสตร์ไม่จำเป็นต้องน่าเบื่อ นี่เป็นเรื่องจริงโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อนักวิทยาศาสตร์ร่วมมือกับศาสตร์การกินหรือในกรณีนี้ผู้ที่มีแอลกอฮอล์ ในปี 2560 บริษัท ผลิตเบียร์ของเช็กบัดไวเซอร์ประกาศว่าจะส่งเมล็ดข้าวบาร์เลย์ไปยังสถานีอวกาศนานาชาติ ทำไม? เพื่อเป็นคนแรกที่เริ่มต้นผลิตเบียร์ในอวกาศ

แน่นอนผู้ผลิตเบียร์ไม่สามารถทำได้ด้วยตัวเองเพียงอย่างเดียว พวกเขาเข้าร่วมกองกำลังกับศูนย์เพื่อความก้าวหน้าของวิทยาศาสตร์อวกาศผู้จัดการห้องปฏิบัติการอเมริกันในสถานีอวกาศนานาชาติและ บริษัท Tango อวกาศของเอกชน มีการวางแผนที่จะส่งเมล็ดข้าวบาร์เลย์ยี่สิบตัวไปยังสถานีอวกาศซึ่งจะมีส่วนร่วมในการทดลองอย่างน้อยสองครั้ง: ครั้งแรกจะศึกษาพฤติกรรมของเมล็ดในสภาวะไร้น้ำหนัก (นั่นคือแรงโน้มถ่วงภายในยานอวกาศซึ่งมีอยู่แม้ว่าจะอ่อนแอกว่าโลก) ประการที่สองคือการเจริญเติบโตของข้าวบาร์เลย์ในน้ำหนัก

จริง "เร็ว ๆ นี้" ในกรณีของการทดลองอวกาศเป็นแนวคิดที่หลวม ยังไม่ชัดเจนว่าแนวคิดของเจ้าของบัดไวเซอร์จะเป็นจริงหรือไม่ ปัญหาคือเมล็ดควรได้รับการส่งไปยังสถานีอวกาศนานาชาติ: จรวด SpaceX CRS-13 พร้อมกับพวกเขาบนกระดานวางแผนที่จะเริ่มในวันที่ 4 ธันวาคม 2017 จากนั้นในวันที่ 8 หรือ 12 ธันวาคม แต่การเปิดตัวถูกเลื่อนออกไปตลอดเวลา ข้อมูลเกี่ยวกับปัญหานี้ยังไม่ได้รับการรายงานดังนั้นจึงไม่น่าที่จะเริ่มทำอาหารในปีนี้

อาหารตามกฎและไม่มี

อาหารที่สมดุลและสมบูรณ์เป็นหนึ่งในปัญหาที่สำคัญที่สุดสำหรับนักบินอวกาศในระหว่างเที่ยวบินที่ยาวนาน แน่นอนคุณสามารถพึ่งพา "หลอด" ที่เป็นที่รู้จักกันดี แต่นักวิทยาศาสตร์ไม่ยอมแพ้ที่จะพยายามพัฒนาบางสิ่งที่ใกล้เคียงกับอาหารของโลกมากที่สุด บนสถานีอวกาศนานาชาติเรามีการจัดการที่จะเติบโตเพียงผักกาดหอม แต่การทำงานในการสร้างเมนูที่หลากหลายมากขึ้นไม่ได้หยุดสักครู่

เมื่อเร็ว ๆ นี้ทีมวิจัยที่ German Neumayer Station III ในทวีปแอนตาร์กติกาโดยใช้ไฮโดรโปนิกส์สามารถปลูกผักกาดหอมได้ไม่เพียง แต่ยังสามารถปลูกผักกาดและแตงกวาโดยไม่ใช้แสงและดิน และแม้ว่าทวีปแอนตาร์กติกาจะมีพื้นที่ไม่เพียงพอ แต่สภาพภูมิอากาศที่เอื้ออำนวยทำให้มันเป็นไปได้ที่จะใช้เทคโนโลยีในการปลูกผัก (และในอนาคตผลไม้) ที่จะใช้กับสถานีอวกาศนานาชาติ

เท่าที่เกี่ยวข้องกับเนื้อสัตว์เมมฟิสมีเนื้อสัตว์ประสบความสำเร็จในเรื่องนี้มันมี "โต" ในห้องปฏิบัติการลูกชิ้นซึ่งรสชาติไม่ให้ผลผลิตแบบดั้งเดิม

สำหรับเนื้อสัตว์ความสำเร็จในเรื่องนี้ประสบความสำเร็จโดยเมมฟิสมีทส์ซึ่งมี“ การเติบโต” ในห้องทดลองลูกชิ้นด้วยรสชาติไม่ต่างจากแบบดั้งเดิม ตัวแทนของ บริษัท มีความมั่นใจว่าการเปิดตัวผลิตภัณฑ์ของพวกเขาในอาหารอวกาศอาจเกิดขึ้นในอีกห้าปีข้างหน้า ในช่วงเวลานี้ใน Space10 ศูนย์นวัตกรรมและห้องปฏิบัติการพิเศษของ IKEA พวกเขาสามารถหาวิธีสร้างอาหารจานด่วนของพวกเขาในอนาคตด้วยแรงโน้มถ่วงเป็นศูนย์รวมถึงสุนัขร้อนจากสาหร่ายสไปรูลิน่า (สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน) และลูกชิ้นหนอน เพื่อผ่อนคลาย

ทีมนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนียสามารถแข่งขันเพื่อรับสิทธิในการป้อนนักบินอวกาศพวกเขาได้คิดหาวิธีเปลี่ยนขยะให้เป็นอาหาร ในกระบวนการของเสียจากการประมวลผลในระบบปิดพิเศษพวกเขาสามารถจัดการวัฒนธรรมของ Methylococcus capsulatus, 52% ประกอบด้วยโปรตีนและไขมัน 36% ซึ่งสามารถเป็นประโยชน์ได้ทั้งในเที่ยวบินยาวและในอนาคตที่พยายามจะยึดครองดาวเคราะห์ดวงอื่น

การกลายพันธุ์ของจักรวาลและความต้านทานของโลก

ทำไมต้องส่งอาณานิคม Staphylococcus ไปยังสถานีอวกาศนานาชาติ? คำตอบของคำถามดูเหมือนจะไม่ชัดเจน แต่หัวหน้าของ Nanobiosym Anita Goelle ซึ่งถาม NASA เกี่ยวกับเรื่องนี้รู้แน่นอน "ผู้โดยสาร" ที่เป็นอันตรายเข้าไปในพื้นที่เมื่อวันที่ 18 กุมภาพันธ์ 2017 และเป้าหมายของการรณรงค์คือการศึกษากลไกการกลายพันธุ์ของแบคทีเรียเหล่านี้และเป็นผลให้ได้รับข้อมูลที่จะช่วยในการพัฒนายาบนโลก

เป็นสิ่งสำคัญที่เชื้อ Staphylococcus aureus สามารถต้านทานต่อยาปฏิชีวนะได้หลายชนิดและอาจทำให้เกิดการติดเชื้อการติดเชื้อในเลือดและปอดบวม ในการศึกษาก่อนหน้านี้เชื้อราเติบโตเร็วขึ้นภายใต้สภาวะไร้น้ำหนักขนาดเล็กและโกเอลล์บอกว่าสิ่งนี้อาจเกิดขึ้นได้กับแบคทีเรียที่กลายพันธุ์ได้เร็วขึ้น สันนิษฐานว่าการกลายพันธุ์ที่เรายังไม่คุ้นเคยอาจปรากฏขึ้นและสิ่งนี้จะช่วยให้เราเริ่มทำงานกับยาที่เหมาะสมในขณะที่ความต้องการสำหรับพวกเขายังไม่เกิดขึ้น

เพศและการเกิดของเด็ก ๆ บนดาวอังคาร

หากเราพูดถึงการล่าอาณานิคมของดาวอังคารเป็นเรื่องจริงคำถามที่สำคัญมากเกิดขึ้น: จะทำอย่างไรกับการแพร่พันธุ์ มันสำคัญมากที่จะต้องคำนึงถึงผลกระทบต่อเซลล์สืบพันธุ์ของการแผ่รังสีแสงอาทิตย์ซึ่งมีความแข็งแกร่งกว่าอวกาศเป็นร้อยเท่า ปัจจัยสำคัญอีกประการหนึ่งคือ microgravity ซึ่งดังที่กล่าวไว้ในปี 1988 สามารถเร่งการเคลื่อนที่ของตัวอสุจิได้ อย่างไรก็ตามเมื่อสามสิบปีที่แล้วนักวิจัยไม่สามารถระบุได้ว่าสิ่งนี้มีผลต่อกระบวนการปฏิสนธิหรือไม่

ทุกอย่างเปลี่ยนไปในปี 2560 เมื่อนักวิทยาศาสตร์ญี่ปุ่นส่งตัวอย่างอสุจิของหนูที่ถูกเก็บไว้ในสถานีอวกาศนานาชาติเป็นเวลาเก้าเดือนสู่อวกาศ เมื่อพวกเขากลับคืนสู่พื้นดินละลายน้ำแข็งและจากนั้นใช้สำหรับการปฏิสนธิมันกลับกลายเป็นว่าความเสียหายแม้ว่ามันจะเป็นเพียงเล็กน้อย เป็นผลให้หนูเก้า "ช่องว่าง" ปรากฏขึ้นพร้อมกัน - ค่อนข้างปกติโดยไม่มีความผิดปกติในจีโนมหรือการพัฒนาซึ่งตัวเองมีความสามารถในการปฏิสนธิและให้กำเนิดลูกเต็มใบ

การทดลองนี้อนุญาตให้บอกว่าจักรวาลค่อนข้างเหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมการปฏิสนธิ อีกสิ่งหนึ่งคือหนูที่เกิดบนโลกและอสุจิถูกเก็บไว้ในสถานีอวกาศนานาชาติไม่นานเกินไป - และหากเงื่อนไขเหล่านี้เปลี่ยนแปลงการดัดแปลงจีโนมอาจมีความสำคัญมากขึ้น ตามที่นักวิจัยพวกเขาวางแผนที่จะตรวจสอบสิ่งนี้ทันทีที่มีโอกาสนำเสนอตัวเอง

ภาพ:นาซ่า (1, 2, 3)

ดูวิดีโอ: ปฐมบทแหงจกรวาล - สารคด สงมชวตนอกโลก - สำรวจอวกาศ (เมษายน 2024).