Vesmírná biologie. Moderní metody biologického výzkumu

Věda o biologii zahrnuje řadu různých úseků, velkých a malých vedoucích věd. A každá z nich je důležitá nejen v lidském životě, ale také v celé planetě jako celku.

Pro druhé století v řadě se lidé snaží nejen učit se pozemské rozmanitosti života ve všech svých projevech, ale také zjistit, zda existuje život mimo planetu, ve vesmíru. Tyto otázky jsou řešeny speciální biologií vědy a vesmíru. O tom a budeme diskutovat v našem přehledu.

Sekce biologické vědy - prostorová biologie

Tato věda je poměrně mladá, ale velmi intenzivně se rozvíjí. Hlavní aspekty studie jsou:

1. Faktory vesmíru a jejich vliv na organismy živých bytostí, životně důležitá činnost všech živých systémů v podmínkách prostoru nebo letadel.
2. Rozvoj života na naší planetě za účasti vesmíru, vývoje živých systémů a pravděpodobnosti existence biomasy za hranice naší planety.
3. Možnosti konstrukce uzavřených systémů a vytváření skutečných životních podmínek pro pohodlný rozvoj a růst organismů ve vesmíru.

Vesmírná medicína a biologie jsou úzce související vědy, společně studují fyziologický stav živých bytostí v prostoru, jejich prevalenci v meziplanetárních prostorech a evoluci.

Díky výzkumu těchto věd bylo možné zvolit optimální podmínky pro nalezení lidí ve vesmíru, aniž by došlo k poškození zdraví. Byl shromážděn obrovský materiál o existenci života ve vesmíru, o možnostech rostlin a zvířat (jednobuněčných, mnohobuněčných) žít a vyvíjet se v beztížnosti.

Dějiny vývoje vědy

Roots Space Biology sahá až do starověku, kdy filozofové a myslitelé - Aristoteles přírodovědců, Hérakleitos, Platón a další - sledování hvězd a snažil se zjistit vztah Měsíce a Slunce na Zemi, aby pochopit příčiny jejich dopadu na zemědělskou půdu a zvířata.

Později, ve středověku, pokusy začaly určovat tvar Země a vysvětlovat její rotaci. Dlouhou dobu na sluchu byla teorie, kterou vytvořil Ptolemy. Říkala, že Země je střed vesmíru, a všichni ostatní planety a nebeské těla se kolem něj pohybují (geocentrický systém).

Ale tam byl jiný vědec, Polák Nicholas Copernicus, který se ukázal jako klam těchto pohledávek a nabídl mu, heliocentrický struktuře světového systému ve středu - slunce a všechny planety obíhají kolem. Slunce je také hvězda. Jeho názory byly podpořeny následovníky Giordana Bruna, Newtona, Keplera, Galilea.

Nicméně vesmírná biologie jako věda se objevila mnohem později. Pouze v ruským vědcem XX století Konstantin Tsiolkovsky vyvinuli systém, který umožňuje lidem, aby proniknout do hlubin vesmíru a naučit se jim pomalu. On je správně považován za otce této vědy. Také velká role ve vývojovém cosmobiology hrál objevy ve fyzice a astrofyzice, chemii a kvantové mechaniky, Einstein, Bohr, Planck, Landau Fermiho, Kapica, Bogolyubov a další.

Nový výzkum tím, že umožní lidem, aby se stejná dlouho plánované odlety v prostoru bylo možné identifikovat konkrétní lékařské a biologické bezpečnosti opodstatnění a dopady mimo planetu s podmínkami formulované Tsiolkovsky. Jaká byla jejich podstata?

1. Vědci dostali teoretické zdůvodnění vlivu beztíže na organismy savců.
2. Modeloval několik možností pro vytvoření prostorových podmínek v laboratoři.
3. On navrhl varianty přijímání potravin a vody kosmonauts s pomocí rostlin a cyklu látek.

Takže to byl Tsiolkovský, který položil všechny základní postuláty astronautiky, které dnes neztrácejí jejich význam.

Beztíže

Moderní biologický výzkum ve studiu vlivu dynamických faktorů na lidské tělo v prostorových podmínkách umožňuje astronautům co nejvíce zachránit před negativním vlivem těchto faktorů.

Existují tři hlavní dynamické vlastnosti:

• vibrace;
• zrychlení;
• beztížnost.

Nejvíce neobvyklý a důležitý pro akci na lidském těle je právě beztížnost. Toto je stav, kdy síla gravitace zmizí a není nahrazena jinými inerciálními vlivy. Takto člověk úplně ztratí schopnost dohlížet na pozici těla v prostoru. Tento stav začíná už ve spodních vrstvách vesmíru a zachovává se v jeho prostoru.

Medikio-biologické studie ukázaly, že ve stavu beztíže v lidském těle se objevují následující změny:

1. Palpitace srdce se zvyšuje.
2. Uvolňuje svaly (tón zmizí).
3. Snížená efektivita.
4. Možné prostorové halucinace.

Osoba v beztížnosti může zůstat až 86 dní bez poškození zdraví. To dokazují zkušenosti a byly potvrzeny z lékařského hlediska. Nicméně jednou z úkolů vesmírné biologie a medicíny je dnes vytvoření souboru opatření, která by zabránila účinkům beztížnosti na lidské tělo obecně, aby eliminovala únavu, zlepšila a udržovala normální pracovní kapacitu.

Existuje řada podmínek, které kosmonauté dodržují, aby překonali beztížnost a udržovali kontrolu nad tělem:

• Návrh letadla přísně odpovídá potřebným bezpečnostním normám pro cestující;
• kosmonauté jsou vždy pečlivě připevněni k sedadlům, aby se vyhnuli nepředvídatelným letům nahoru;
• všechny položky na lodi mají přesně vymezené místo a jsou řádně zajištěny, aby se předešlo traumatickým situacím;
• Kapaliny jsou skladovány pouze v uzavřených, hermeticky uzavřených kontejnerech.

  

Za účelem dosažení dobrých výsledků při překonání beztíže, kosmonauté absolvují důkladný trénink na Zemi. Ale, bohužel, zatímco moderní vědecký výzkum Zabraňte vytváření podobných podmínek v laboratoři. Na naší planetě není možné překonat gravitace. To je také jeden z budoucích úkolů pro vesmírnou a lékařskou biologii.

Přetížení v prostoru (zrychlení)

Dalším důležitým faktorem ovlivňujícím lidské tělo v prostoru je zrychlení nebo přetížení. Podstata těchto faktorů je omezena na nerovnoměrné přerozdělení zatížení těla se silnými pohyby rychlosti v prostoru. Existují dva hlavní typy zrychlení:

• krátkodobé;
• trvalé.

Jak dokládá lékařský a biologický výzkum, obě zrychlení je velmi důležitá při ovlivňování fyziologického stavu astronautova těla.

Takže například při působení krátkodobých zrychlení (trvají méně než 1 vteřinu) může dojít k nevratným změnám v organizmu na molekulární úrovni. Také pokud nejsou orgány vycvičeny, jsou dostatečně slabé, existuje nebezpečí přerušení jejich skořápky. Takové vlivy mohou být prováděny, když je kapsle oddělena od kosmonautu v prostoru, když je vysunutá nebo když loď přistává na oběžné dráze.

Proto je velmi důležité, aby kosmonauté podstoupili důkladnou lékařskou prohlídku a určitou fyzickou přípravu předtím, než létali do vesmíru.

Dlouhodobě působící akcelerace nastane, když raketa je spuštěna a přistála, stejně jako během letu v určitých prostorových místech vesmíru. Účinky těchto zrychlení na tělo podle údajů poskytnutých vědeckým lékařským výzkumem jsou následující:

• palpitace a puls;
• rychlejší dýchání;
• vzhled nevolnosti a slabosti, bledost pokožky;
• vidění trpí, před očima se objeví červený nebo černý film;
• možná pocit bolesti v kloubech, končetinách;
• tón svalové tkáně klesá;
• neuro-humorální regulace se liší;
• výměna plynu v plicích a v těle jako celku se stává odlišným;
• případně vzhled potu.

Přetížení a beztížnost způsobují, že lékařští vědci přišli s různými způsoby. umožňující přizpůsobit se, vycvičit kosmonauty tak, aby odolávali působení těchto faktorů bez zdravotních důsledků a bez ztráty účinnosti.

Jedním z nejúčinnějších způsobů výcviku kosmonautů pro zrychlení je centrifugační přístroj. To je v něm, že můžete sledovat všechny změny, které se vyskytují v těle za působení přetížení. Rovněž vám umožňuje trénovat a přizpůsobovat se vlivu tohoto faktoru.

Létání do vesmíru a léků

Létání do vesmíru má určitě velký vliv na zdraví lidí, zvláště netrénovaných nebo s chronickými nemocemi. Důležitým aspektem je tedy lékařský výzkum všech jemností letu, všech reakcí těla na nejrůznější a neuvěřitelné účinky neplanetárních sil.

Zero-G Flight dělá moderní medicíně a biologii vymýšlet a výmluvnou (zároveň provádět, samozřejmě), soubor opatření k zajištění astronauty správné výživy, odpočinku, přívod kyslíku, udržet výkonnost a tak dále.

Kromě toho je medicína navržena tak, aby poskytovala astronautům hodnou pomoc v případě nepředvídatelných, mimořádných situací, stejně jako ochranu před účinky neznámých sil jiných planet a prostorů. To je poměrně obtížné, vyžaduje to spoustu času a úsilí, skvělý teoretický základ, využívající pouze nejmodernější vybavení a přípravky.

Lékařství společně s fyzikou a biologií má navíc za úkol chránit astronauty před fyzickými faktory vesmírných stavů, jako jsou:

• teplota;
• záření;
• tlak;
• meteority.

Studie všech těchto faktorů a vlastností je proto velmi důležitá.

Metody výzkumu v biologii

Kosmická biologie, stejně jako každá jiná biologická věda, má určitý soubor metod, které umožňují člověku provádět výzkum, shromažďovat teoretický materiál a potvrdit ho praktickými závěry. Tyto metody v průběhu času nezůstávají nezměněné, podléhají aktualizacím a aktualizacím podle aktuálního času. Historicky vyvinuté metody biologie však stále zůstávají relevantní dodnes. Patří sem:

1. Pozorování.
2. Experiment.
3. Historická analýza.
4. Popis.
5. Srovnání.

Tyto metody biologického výzkumu jsou základní, relevantní kdykoli. Existuje však řada dalších, které vznikly při vývoji vědy a techniky, elektronické fyziky a molekulární biologie. Jsou nazývány moderní a hrají nejdůležitější úlohu při studiu všech biologických, chemických, lékařských a fyziologických procesů.

Moderní metody

1. Metody genetického inženýrství a bioinformatiky. To zahrnuje agrobakteriální a balistickou transformaci, PCR (polymerázové řetězové reakce). Úloha biologických studií tohoto plánu je skvělá, protože nám umožňují nalézt řešení problému výživy a saturace kyslíkem raketových systémů a kajuty pro pohodlný stav kosmonautů.
2. Metody proteinové chemie a histochemie. Umožňuje řídit proteiny a enzymy v živých systémech.
3. Použití fluorescenční mikroskopie, mikroskopie s vysokou rozlišovací schopností.
4. Použití molekulární biologie a biochemie a jejich výzkumných metod.
5. Biotelemetrie - metoda, která je výsledkem kombinace práce inženýrů a lékařů na biologickém základě. Umožňuje vám sledovat všechny fyziologicky důležité funkce těla na dálku pomocí rádiových komunikačních kanálů lidského těla a počítačového registrátora. Vesmírná biologie používá tuto metodu jako hlavní metodu pro sledování účinků prostorových podmínek na astronautové organismy.
6. Biologická indikace meziplanetárního prostoru. Velmi důležitou metodou kosmické biologie, která umožňuje vyhodnotit meziplanetární stavy prostředí, je získat informace o vlastnostech různých planet. Základem zde je použití zvířat se zabudovanými senzory. Přesně experimentální zvířata (myši, psi, opice) extrahují informace z oběžných drah, které jsou pro vědecké účely používány k analýze a závěrům.

Moderní metody biologického výzkumu umožňují řešit pokročilé problémy nejen kosmické biologie, ale i univerzální.

Problémy vesmírné biologie

Všechny výše uvedené metody biomedicínského výzkumu, bohužel, ještě nebyly schopné vyřešit všechny problémy vesmírné biologie. Existuje řada aktuálních otázek, které jsou dodnes naléhavé. Uvažujme o hlavních problémech kosmického lékařství a biologie.

1. Výběr vyškolený personál pro let do vesmíru, zdravotní stav, který by mohl splnit všechny požadavky lékařů (včetně umožní astronautům, aby vydržely tvrdý výcvik a školení letu).
2. Slušná úroveň výcviku a zásobování všech potřebných posádky vesmíru.
3. Zabezpečení bezpečnosti ve všech ohledech (včetně neznámých nebo cizích vlivů z jiných planet) na pracovní lodě a letecké konstrukce.
4. Psychofyziologická rehabilitace kosmonautů při jejich návratu na Zemi.
5. Vývoj způsobů ochrany astronautů a kosmických lodí z radiace.
6. Zajištění běžných životních podmínek v kabinách během letů do vesmíru.
7. Vývoj a aplikace modernizovaných počítačových technologií v kosmické medicíně.
8. Provádění vesmírné telemedicíny a biotechnologie. Použití metod těchto věd.
9. Řešení lékařských a biologických problémů pro pohodlné lety astronautem na Mars a jiné planety.
10. Syntéza farmakologických činidel, která řeší problém oxygenace v prostoru.

Vyvinutá, zdokonalená a integrovaná aplikace metod lékařského a biologického výzkumu nutně řeší všechny úkoly a problémy, které byly stanoveny. Když se to stane, je však otázka složitá a poměrně nepředvídatelná.

Je třeba poznamenat, že nejen řešení vědců z Ruska, ale také akademické rady všech zemí se zabývají řešením všech těchto otázek. A to je velký plus. Koneckonců společný výzkum a výzkum přinese nesrovnatelně vyšší a rychlejší pozitivní výsledek. Blízkost globální spolupráce při řešení problémů vesmíru je klíčem k úspěchu ve vývoji neplanetního prostoru.

Moderní úspěchy

Takové úspěchy jsou mnohé. Koneckonců, každodenní práce je intenzivní, důkladná a obtížná, což vám umožňuje najít stále více nových materiálů, vyvozovat závěry a formulovat hypotézy.

Jeden z nejdůležitějších objevů 21. století v kosmologii byl objev vody na Marsu. Toto okamžitě vyvolalo tucty hypotéz o existenci nebo neplnění života na planetě, o možnosti přemístění pozemšťanů na Mars a tak dále.

Dalším objevem bylo, že vědci stanovili věkové hranice, v nichž člověk může pohodlně a bez vážných následků v prostoru. Tento věk začíná od 45 let a končí přibližně 55-60 let. Mladí lidé, kteří do vesmíru trpí psychologicky a fyziologicky velmi špatně, když se vrátí na Zemi, jsou těžko přizpůsobení a přestavěni.

Voda byla také nalezena na Měsíci (2009). Na družici Země se objevil také rtuť a velké množství stříbra.

Metody biologické studie, jakož i technické a fyzikální ukazatele umožňují bezpečnou k závěru, že bezpečnost (alespoň ne více škody, než na Zemi) dopadu iontového záření a záření v prostoru.

Vědecký výzkum ukázal, že dlouhodobý pobyt ve vesmíru neovlivňuje fyzické zdraví astronautů. Problémy však zůstávají psychologicky.

Byly provedeny studie, které dokazují, že vyšší rostliny reagují odlišně na to, že jsou v prostoru. Semena některých rostlin během studie nevykazovaly žádné genetické změny. Jiné, naopak, vykazovaly na molekulární úrovni zřejmé deformace.

Pokusy prováděné na buňkách a tkáních živých organismů (savců) prokázaly, že vesmír neovlivňuje normální stav a fungování těchto orgánů.

Různé typy lékařského výzkumu (tomografie, magnetická rezonance, vyšetření krve a moči, EKG, CT, a tak dále), vedly k závěru, že fyziologické, biochemické, morfologické vlastnosti lidských buněk zůstávají beze změny při pobytu ve vesmíru až do 86 dnů.

V laboratoři byl rekonstruován umělý systém, který umožnil přiblížit se stavu beztíže, a tak studovat všechny aspekty účinku tohoto stavu na tělo. To zase umožnilo vyvinout řadu preventivních opatření, aby se zabránilo dopadu tohoto faktoru na lidský let v beztíži.

Výsledky exobiologie byly údaje ukazující přítomnost organických systémů mimo biosféru Země. Zatím pouze teoretická formulace těchto předpokladů je možná, ale brzy vědci plánují získat a praktické důkazy.

Díky výzkumu biologů, fyziků, lékařů, ekologů a chemiků byly odhaleny hluboké mechanismy vlivu lidí na biosféru. To bylo možné dosáhnout tím, že vytvoříme umělé ekosystémy mimo planetu a uděláme jim stejný dopad jako na Zemi.

To nejsou všechny dosavadní výsledky vesmírné biologie, kosmologie a medicíny, ale pouze hlavní. Existuje velký potenciál, jehož realizace je úkolem uvedených věd pro budoucnost.

Život ve vesmíru

Podle moderních myšlenek může život ve vesmíru existovat, protože nedávné objevy potvrzují přítomnost vhodných podmínek pro vznik a vývoj života na určitých planetách. Nicméně názory vědců v této věci spadají do dvou kategorií:

• život není nikde, kromě Země, nikdy nebyl a nikdy nebude;
• život je v rozsáhlých prostorách vesmíru, ale lidé ho dosud neobjevili.

Která z hypotéz je správná - rozhodnout se pro každého osobně. Existuje dostatek důkazů a vyvrácení pro jednu a pro druhou.