Ilmu Antariksa: Mengapa Tikus, Bir, dan Spermatozoa Dikirim ke Orbit
12 April 1961 Yuri Gagarin Dia menjadi orang pertama dalam sejarah yang terbang ke luar angkasa. Beberapa dekade kemudian, yang luar biasa menjadi hampir sepele - dunia mulai berbicara tentang pariwisata luar angkasa. Benar, itu tidak dimulai dengan sangat lancar: pada tahun 1986, turis antariksa pertama adalah menjadi seorang guru Amerika, Christa McAuliffe, yang meninggal 73 detik setelah peluncuran pesawat ulang-alik Challenger, dan AS mengeluarkan undang-undang yang melarang penerbangan ke luar angkasa bagi non-profesional. Tetapi dunia sedang berubah, dan cara-cara untuk memastikan keselamatan penumpang ditingkatkan.
Pengusaha Dennis Tito, pendiri Canonical Mark Shuttleworth, pendiri Sensors Unlimited Gregory Olsen, pendiri Prodea Systems Anoushe Ansari, wanita pertama di antara turis antariksa, kepala Perusahaan Perangkat Lunak Intentional Charles Simony (dan dua kali), pengembang game komputer Richard Garry, telah berhasil mengunjungi ISS dan kepala eksekutif Cirque du Soleil Guy Laliberte. Dan peluncuran Ilona Mask dari mobil Tesla dengan boneka di atas kapal tidak dapat gagal untuk mengesankan - terutama mengingat referensi ironis untuk novel "Panduan Hitchhiker untuk Galaxy" dalam bentuk pesan "Jangan Panik" pada sistem multimedia.
Namun, semua ini tidak berarti bahwa manusia telah menaklukkan kosmos. Kami masih memiliki banyak tugas, misalnya, rencana untuk menjajah Mars. Dan sekarang, para ilmuwan tidak melewatkan kesempatan untuk menggunakan ruang untuk tujuan mereka sendiri. Stasiun Luar Angkasa Internasional adalah laboratorium di orbit tempat Anda dapat melakukan eksperimen unik. Ini berpotensi berguna bagi astronot dan penghuni Mars di masa depan, penerbangan yang ternyata dua kali lebih berbahaya dari yang diperkirakan semua orang. Tetapi sejauh ini memungkinkan setidaknya untuk mendapatkan data untuk penemuan ilmiah, termasuk medis.
Astronot kembar dan perubahan genom
Scott dan Mark Kelly adalah satu-satunya kosmonot yang benar-benar identik di dunia (mereka kembar identik). Setidaknya, itu sampai Scott menghabiskan hampir setahun dalam kondisi tanpa bobot. Biasanya, para astronot "hidup" di ISS selama tidak lebih dari enam bulan, tetapi Scott Kelly sengaja dikirim ke stasiun untuk waktu yang lebih lama - sehingga perubahan dalam tubuhnya akan lebih terlihat. Setelah kembali, para peneliti membandingkan kinerjanya dengan saudara lelakinya: ternyata tinggi badan Scott meningkat hampir lima sentimeter. Selain itu, berat badannya telah menurun, mikrobioma (satu set mikroorganisme) usus telah hampir sepenuhnya berubah, dan genom, menurut analisis awal, telah mengalami beberapa perubahan.
Semua ini memungkinkan para ahli NASA untuk menyatakan bahwa lingkungan ruang diaktifkan dalam tubuh Scott Kelly sekelompok gen "kosmik" yang mempengaruhi kekebalan, fitur jaringan tulang, penglihatan, pendengaran dan beberapa indikator lainnya. Terlepas dari kenyataan bahwa sebagian besar perubahan (misalnya, pertumbuhan) setelah beberapa waktu kembali ke titik awal, sekitar 7% gen diperbaiki di negara baru. Para ilmuwan percaya bahwa penyebab dari apa yang terjadi harus dicari dalam "tekanan kosmik" - dampak pada tubuh dari lingkungan yang tidak lazim, yang tubuh anggap sebagai ancaman, menanggapinya sesuai.
Lingkungan ruang diaktifkan dalam tubuh Scott Kelly sekelompok gen "kosmik" yang mempengaruhi kekebalan, fitur jaringan tulang, penglihatan, pendengaran
Dalam studi sebelumnya, omong-omong, tercatat bahwa penerbangan ke ruang angkasa dengan cara khusus mempengaruhi otak, membuatnya lebih neuroplastik. Menurut sebuah percobaan yang dilakukan di University of Michigan, jumlah materi abu-abu pada astronot menurun di beberapa area, sementara di yang lain lebih dibutuhkan saat ini - misalnya, di zona yang bertanggung jawab untuk gerakan tungkai bawah - meningkat.
Pada saat yang sama, tim ilmuwan dari University of Florida menemukan bahwa astronot memiliki risiko lebih tinggi untuk masalah jantung ketika bepergian ke Bulan: berdasarkan data yang diperoleh dari peserta Apollo dari 1961 hingga 1972, mereka menemukan bahwa radiasi kosmik menyebabkan sekitar lima kali lebih berbahaya bagi jantung dan pembuluh astronot "bulan" dibandingkan dengan astronot yang tidak pernah terbang ke bulan.
Pinky and Brain: tikus di luar angkasa
Keadaan hati dipengaruhi secara negatif tidak hanya oleh alkohol dan makanan berlemak, tetapi juga oleh penerbangan ke luar angkasa. Kesimpulan ini dibuat pada 2011 oleh para peneliti dari University of Colorado, yang pertama kali mengirim tikus ke luar angkasa selama hampir dua minggu (atau lebih tepatnya, tiga belas setengah hari), dan kemudian melihat bagaimana organ mereka berubah setelah perjalanan yang tidak biasa ini. Analisis data menunjukkan bahwa masalah utama terkait dengan hati: hewan menemukan tanda-tanda awal penyakit lemak non-alkohol. Agak sulit untuk menentukan penyebab pasti dalam percobaan tersebut, tetapi para ilmuwan telah menyarankan bahwa penerbangan memicu proses yang memicu perkembangan fibrosis (proliferasi jaringan ikat).
Berkenaan dengan tikus laboratorium - perjalanan mereka ke ruang angkasa untuk sains modern adalah yang paling penting. Eksperimen pada tikus tidak dapat direplikasi pada manusia untuk alasan etis - tetapi mereka membantu untuk memahami apakah tubuh manusia dapat mengatasi efek radiasi kosmik yang kuat dan tahan lama yang dapat menyebabkan mutasi, misalnya, yang mengarah ke tumor ganas. Tidak hanya tikus dewasa yang dikirim ke ISS, tetapi juga embrio tikus beku. Setelah kembali ke Bumi, mereka dimasukkan ke dalam organisme ibu tikus pengganti dan, dalam kondisi tradisional, menyaksikan pertumbuhan dan perkembangan tikus.
Pada pertengahan tahun lalu, para ilmuwan California mengumumkan niat mereka untuk mengirim empat puluh tikus ke ISS sekaligus untuk menguji vaksin osteoporosis baru. Obat eksperimental yang dikembangkan berdasarkan protein tulang NELL-1 harus melindungi jaringan tulang dari osteoklas - sel yang menghancurkannya. Sudah lama diketahui bahwa setelah lima puluh tahun, orang kehilangan rata-rata 0,5% jaringan tulang setiap tahun. Namun, dalam kondisi tanpa bobot, proses ini dipercepat. Jika tes berhasil, vaksin akan membantu kedua astronot yang terpaksa menghabiskan berbulan-bulan di orbit, dan "penduduk bumi" yang dihadapkan dengan kerusakan tulang.
Pabrik Bir Luar Angkasa
Banyaknya penelitian tentang topik yang tampaknya tidak ilmiah pada pandangan pertama (misalnya, menemukan alasan wanita mengendus baju pasangan mereka) membantu untuk percaya bahwa sains tidak selalu membosankan. Ini terutama benar ketika para ilmuwan bekerja sama dengan ahli gastronomi - atau, dalam hal ini, pecandu alkohol. Pada 2017, perusahaan pembuat bir Ceko Budweiser mengumumkan bahwa mereka akan segera mengirim biji gandum ke ISS. Mengapa Untuk menjadi yang pertama memulai pembuatan bir tepat di luar angkasa.
Tentu saja, pembuatan bir tidak bisa dilakukan sendiri. Mereka bergabung dengan Pusat Kemajuan Ilmu Antariksa, manajer laboratorium Amerika di ISS, dan perusahaan swasta Space Tango. Dua puluh biji jelai rencananya akan dikirim ke stasiun ruang angkasa, yang akan mengambil bagian dalam setidaknya dua percobaan: yang pertama akan mempelajari perilaku benih dalam kondisi gayaberat mikro (yaitu, gravitasi dalam pesawat ruang angkasa, yang hadir, meskipun jauh lebih lemah daripada di Bumi), yang kedua adalah pertumbuhan gandum dalam bobot.
Benar, "segera" dalam kasus eksperimen luar angkasa adalah konsep yang longgar. Belum jelas apakah ide pemilik Budweiser akan menjadi kenyataan. Masalahnya adalah bahwa benih seharusnya sudah dikirim ke ISS: roket SpaceX CRS-13 dengan mereka di papan direncanakan akan dimulai pada 4 Desember 2017, kemudian pada 8 atau 12 Desember, tetapi peluncuran ditunda sepanjang waktu. Informasi tentang masalah ini belum dilaporkan, sehingga bir kosmik tidak mungkin mulai memasak tahun ini.
Makanan sesuai aturan dan tanpa
Diet penuh dan seimbang adalah salah satu masalah paling penting bagi para astronot selama penerbangan jauh. Tentu saja, Anda bisa mengandalkan "tabung" yang terkenal itu, tetapi para ilmuwan tidak menyerah mencoba mengembangkan sesuatu sedekat mungkin dengan makanan bumi. Di atas ISS, kami hanya berhasil menumbuhkan selada, tetapi bekerja untuk menciptakan menu yang lebih beragam tidak berhenti selama satu menit.
Baru-baru ini, sebuah tim peneliti di German Neumayer Station III di Antartika, menggunakan hidroponik, berhasil tumbuh tidak hanya selada, tetapi juga lobak dan mentimun tanpa cahaya dan tanah. Dan bahkan jika Antartika tidak cukup ruang, kondisi iklim yang keras memungkinkan untuk bekerja di luar teknologi untuk menanam sayuran (dan di masa depan, buah-buahan) yang akan berlaku untuk ISS.
Sejauh menyangkut daging, Daging Memphis telah mencapai beberapa keberhasilan dalam hal ini, daging telah “tumbuh” di laboratorium bakso, yang rasanya tidak menghasilkan tradisional.
Adapun daging, beberapa keberhasilan dalam hal ini dicapai oleh Memphis Meats, yang telah "tumbuh" di laboratorium bakso, dalam rasa, tidak kalah dengan yang tradisional. Perwakilan perusahaan yakin bahwa pengenalan produk mereka dalam diet luar angkasa dapat terjadi dalam lima tahun ke depan. Di sisi lain, selama ini di Space10, pusat inovasi dan laboratorium khusus IKEA, mereka dapat mengetahui cara membuat kembali makanan cepat saji mereka di masa depan dalam gravitasi nol, termasuk hot dog dari spirulina (ganggang biru-hijau) dan bakso cacing, sehingga Daging Memphis tidak layak untuk bersantai.
Sebuah tim ilmuwan dari University of Pennsylvania juga dapat bersaing untuk mendapatkan hak untuk memberi makan para astronot. Mereka telah menemukan cara untuk mengubah sampah menjadi makanan. Dalam proses pengolahan limbah dalam sistem tertutup khusus, mereka berhasil mendapatkan kultur Methylococcus capsulatus, 52% terdiri dari protein dan 36% lemak, yang dapat berguna baik dalam penerbangan panjang dan dalam upaya masa depan untuk menjajah planet lain.
Mutasi kosmik dan resistensi terestrial
Mengapa mengirim koloni staphylococcus koloni ke ISS? Jawaban atas pertanyaan itu tampaknya tidak jelas, tetapi kepala Nanobiosym Anita Goelle, yang bertanya kepada NASA tentang hal itu, tahu pasti. "Penumpang" berbahaya pergi ke luar angkasa pada 18 Februari 2017, dan tujuan kampanye ini adalah untuk mempelajari mekanisme mutasi bakteri ini dan, sebagai hasilnya, untuk memperoleh informasi yang akan membantu dalam pengembangan obat-obatan di Bumi.
Penting bahwa Staphylococcus aureus resisten terhadap banyak antibiotik dan dapat menyebabkan sepsis, infeksi darah, dan pneumonia. Dalam studi sebelumnya, jamur tumbuh lebih cepat di bawah gayaberat mikro, dan Goelle menyarankan bahwa ini bisa terjadi dengan bakteri yang bermutasi lebih cepat. Diasumsikan bahwa mutasi yang belum kita kenal mungkin muncul, dan ini akan memungkinkan kita untuk mulai bekerja pada obat-obatan yang cocok sementara kebutuhan mereka belum muncul - terdengar setidaknya menggembirakan.
Seks dan kelahiran anak-anak di Mars
Jika kita menganggap pembicaraan tentang penjajahan Mars sebagai sesuatu yang nyata, muncul pertanyaan yang sangat penting: apa yang harus dilakukan dengan reproduksi? Sangat penting untuk memperhitungkan efek pada sel-sel benih radiasi matahari, yang seratus kali lebih kuat di ruang angkasa daripada di Bumi. Faktor penting lainnya adalah gayaberat mikro, yang, sebagaimana disebutkan pada tahun 1988, dapat mempercepat pergerakan sperma. Namun, tiga puluh tahun yang lalu, para peneliti tidak dapat menentukan apakah ini mempengaruhi proses pembuahan.
Semuanya berubah pada tahun 2017, ketika para ilmuwan Jepang mengirim sampel sperma tikus beku yang disimpan di ISS selama sembilan bulan ke luar angkasa. Ketika mereka kembali ke tanah, dicairkan, dan kemudian digunakan untuk pembuahan, ternyata kerusakannya, meskipun kecil, adalah minimal. Sebagai hasilnya, sembilan tikus "ruang" muncul sekaligus - cukup normal, tanpa anomali dalam genom atau perkembangan, yang mereka sendiri sanggup membuahi dan memberikan keturunan penuh.
Eksperimen ini diperbolehkan untuk mengatakan bahwa kosmos cukup cocok untuk lingkungan pembuahan. Hal lain adalah tikus lahir di Bumi, dan spermatozoa disimpan di ISS untuk waktu yang tidak terlalu lama - dan jika kondisi ini berubah, modifikasi genom mungkin menjadi lebih signifikan. Menurut para peneliti, mereka berencana untuk memeriksa ini segera setelah ada kesempatan.
Foto:NASA (1, 2, 3)
