Kosmosa bioloģija. Mūsdienu metodes bioloģiskās izpētes

Zinātne Bioloģija ietver daudz dažādu sadaļās lielo un mazo meitasuzņēmumu Sciences. Un katrs no tiem ir svarīga ne tikai cilvēka dzīvē, bet arī visai planētai.

Otrā gadsimta rindā cilvēki cenšas mācīties ne tikai daudzveidību dzīves uz zemes visos tās veidos, kā arī, lai noskaidrotu, vai pastāv dzīvība ārpus planētas, kosmisko plašumi. Šī problēma ir īpaša zinātne - kosmosa bioloģija. Par to tiks apspriesti šajā pārskatā.

Sadaļa par bioloģisko zinātni - kosmosa bioloģija

Šī zinātne ir salīdzinoši jauns, bet ļoti intensīvi attīstās. Galvenie aspekti pētījumā ir:

1. Faktori, kas kosmosā, un to ietekme uz organismiem, kas dzīvo būtņu, vitālās funkcijas, visu dzīvo sistēmām telpā vai gaisa.
2. Dzīvības attīstība uz mūsu planētas, piedaloties kosmosa, evolūciju dzīvo sistēmu un varbūtību, ka pastāv biomasas ārpus mūsu planētas.
3. Ēkas slēgtu sistēmu un radīt viņos reālās dzīves apstākļus komfortablai attīstībai un izaugsmei organismu kosmosā iespēju.

Kosmosa medicīna un bioloģija ir cieši saistīti viens ar citām zinātnēm, kopīgi izvērtēt jautājumus fizioloģisko stāvokli dzīvu būtņu cosmos, to izplatības šajā starpplanētu telpā un attīstību.

Veicot pētījumus par šo disciplīnu kļuva iespējams izvēlēties optimālus apstākļus cilvēku kosmosā, un, neradot kaitējumu veselībai. Bagātība materiālu klātbūtnes dzīves telpā, iespējas augu un dzīvnieku (vienšūnas, daudzšūnu) dzīvo un aug bezsvara stāvoklī.

Vēsture zinātne

Roots Space Bioloģija aizsākās seniem laikiem, kad filozofi un domātāji - Aristotelis naturalists, Heraclitus, Plato un citi - skatoties zvaigznes, cenšoties noteikt attiecības Mēness un Saule uz Zemes, lai izprastu cēloņus to ietekmi uz lauksaimniecības zemes un dzīvniekiem.

Vēlāk, viduslaikos, mēģinājumi tika veikti, lai noteiktu formu, Zemes un paskaidrojumus par savu rotāciju. Uz ilgu laiku, tiesas sēdē bija teorija, kas izveidota ar Ptolemaja. Viņa sacīja, ka Zeme - tas ir centrs Visumu, un visas pārējās planētas un debesu ķermeņi pārvietoties ap to (ģeocentrisks sistēma).

Bet tur bija vēl viens zinātnieks, Pole Nikolay Kopernik, kurš izrādījās maldi šo prasību un piedāvāja savu, heliocentric struktūru pasaules sistēmas centrā - saule un visas planētas pārvietoties. Tajā pašā laikā saules - arī zvaigžņu. Viņa viedokli atbalstīja sekotāju Giordano Bruno, Newton, Keplers, Galileo.

Tomēr tas bija kosmiska bioloģija kā zinātne parādījās daudz vēlāk. Tikai XX gadsimtā krievu zinātnieks Konstantīns Eduardovich Ciolkovska izstrādāta sistēma, kas ļauj cilvēkiem iekļūt kosmosa dzīlēm un iemācīties tos lēni. Viņš tiek uzskatīts tēvs šo zinātni. Tāpat liela loma attīstības cosmobiology spēlēja atklājumus fizikā un astrofizikā, ķīmijas un kvantu mehānika, Einšteins, Bohr, Planck, Landau Fermi, Kapitsa, Bogolyubov un citi.

Jauns pētījums, ļaujot cilvēkiem, lai padarītu tos pašus sen plānoto aizlidojušo telpā, iespējams identificēt konkrēto medicīnisko un bioloģisko drošību pamatojumu un par off-planētu ietekmi uz apstākļu formulētie Ciolkovska. Kāds bija viņu punkts?

1. Zinātnieki ir dots teorētisko pamatu ietekmi bezsvara uz zīdītāju organismiem.
2. Viņš modelēts vairākus veidus, kā izveidot telpu apstākļus laboratorijā.
3. Astronauti ierosināja iespējas iegūt pārtiku un ūdeni, izplatot augu un materiālu.

Tādējādi, Ciolkovska visi pamatprincipiem astronautikas tika noteikts, ka nav zaudējuši savu nozīmi mūsdienās.

bezsvara stāvoklis

Mūsdienu bioloģiskā izpēte Izpētot ietekmi dinamisko faktoru ietekmi uz cilvēka ķermeni kosmosa apstākļos ļauj maksimāli izglābt astronautiem no negatīvās ietekmes uz šiem pašiem faktoriem.

Ir trīs galvenie dinamiskie raksturlielumi:

• vibrācijas;
• paātrinājums;
• bezsvara stāvoklis.

Visvairāk neparasts un svarīga iedarbība uz cilvēka ķermeni, ir viegls. Tas ir stāvoklis, kad gravitācijas spēks pazūd, un nav aizstāti ar citiem inerces efektiem. Šādā gadījumā persona zaudē spēju kontrolēt ķermeņa stāvokli telpā. Šāds stāvoklis sākas zemākajos slāņos telpas un saglabāta visā tās telpā.

Biomedicīnas pētījumi rāda, ka bezsvara stāvoklī šādas izmaiņas notiek cilvēka organismā:

1. Paātrina sirdsdarbību.
2. Muskuļi atpūsties (no toni).
3. Samazināta darba spējas.
4. Iespējamie telpiskiem halucinācijas.

Man bezsvara varētu būt līdz 86 dienām bez kaitējuma veselībai. Tas tika pierādīts empīriski un apstiprināti no medicīniskā viedokļa. Tomēr viena no problēmām kosmosa bioloģija un medicīna šodien ir attīstība kompleksa novēršanai ietekmi bezsvara uz cilvēka ķermeni vispārējiem pasākumiem, novērst nogurumu, uzlabot un uzturēt normālu darbību.

Ir vairāki nosacījumi, kas atbilst ar astronautu pārvarēt bezsvara un saglabāt kontroli pār ķermeni:

• lidmašīnas konstrukcija ievēro nepieciešamajiem drošības standartiem attiecībā uz pasažieru;
• astronauti vienmēr rūpīgi piestiprina uz savu vietu, lai izvairītos no neparedzētu lidojums uz augšu;
• visas preces uz kuģa ir labi definētu vietu un nodrošināti pareizi, lai izvairītos no traumatisku situāciju;
• šķidrumi tiek glabāti slēgtās, hermētiski iepakoti konteineros.

Lai sasniegtu labus rezultātus bezsvara pārvarēšanā, astronauti tiek rūpīgi apmācīti pasaulē. Bet, diemžēl, mūsdienu pētījumi neļauj radīt tādus apstākļus laboratorijā. Uz mūsu planētas, lai pārvarētu gravitācijas spēku nav iespējama. Tas ir arī viens no uzdevumiem, kas nākotnē aviācijas un medicīnas bioloģijā.

Sastrēgumi telpā (paātrinājums)

Vēl viens svarīgs faktors, kas ietekmē cilvēks telpā, ir paātrinājums vai pārslodze. Šo faktoru būtība ir samazināts līdz pārdale nevienmērīga slodze uz ķermeni spēcīgu kustības kosmosa ātrumu laikā. Ir divi galvenie veidi paātrinājuma:

• īss;
• garš.

Kā dzīvības zinātņu, gan paātrinājums ir ļoti svarīgi, lai ietekmētu fizioloģisko stāvokli organisma astronautu.

Tā, piemēram, iedarbojoties ar īsu paātrinājumu (tie ilgst mazāk nekā 1 sekundi), var notikt neatgriezeniskas izmaiņas organismā pie molekulārā līmenī. Arī tad, ja iestādes nav apmācīti pietiekami vāja, pastāv risks plīsumu membrānu. Šāda iedarbība var tikt veikta ar kapsulas nodalījumu ar Spaceman telpā, ar tās izmešanu vai izkraušanas iekārtas planētas orbītu.

Tāpēc ir ļoti svarīgi, ka astronauti veikta rūpīga medicīniskā pārbaude un konkrētu fizisko sagatavošanos pirms lidojuma kosmosā.

Ilgtermiņa darbības paātrinājums notiek sākuma un nolaišanās raķetēm, kā arī lidojuma laikā, dažās vietās telpu kosmosa. Šādu paātrinājumu uz ķermeņa datu, kas rada zinātnisko medicīnisku pētījumu, šādi pasākumi:

• paātrina sirdsdarbību un pulsa;
• paātrināta elpa;
• novērota ka radīsies slikta dūša un vājums, bāla āda;
• Viņš cieš redze pirms acīm parādās sarkans vai melns filmu;
• varbūt sāpju sajūta locītavās, ekstremitāšu;
• tonuss muskuļu audos samazinās;
• neiro-humorālās regulācijas izmaiņas;
• Tas kļūst par citu gāzu apmaiņu plaušās un organismā kopumā;
• var izraisīt svīšanu.

Pārslodzes un bezsvara spiesti medicīnas zinātnieki nākt klajā ar dažādiem veidiem. ļaujot pielāgot, apmācīt astronauti, lai izturētu sekas šiem faktoriem bez sekām uz veselību un bez efektivitātes zudumu.

Viens no visefektīvākajiem veidiem, lai paātrinātu apmācību astronauti - centrifūgas ierīci. Šī ir vieta, kur jūs varat novērot izmaiņas, kas notiek ķermenī, iedarbojoties ar pārslodzēm. Tas arī ļauj jums, lai apmācītu un pielāgoties sekām šo faktoru.

Kosmosa lidojumu un medicīna

Lidošana telpā, protams, ir liela ietekme uz cilvēku veselību, jo īpaši neapmācīts vai ar hroniskām slimībām. Tādēļ svarīgs aspekts medicīnas pētījumiem ir visa informācija par lidojumu, visas organisma reakcijas uz dažādiem efektiem un neticami off-planētu spēkiem.

Zero-G lidojumu padara mūsdienu medicīnā un bioloģija izgudrot un formulēt (tajā pašā laikā, lai veiktu, protams), pasākumu kopums, lai nodrošinātu astronautus pareizu uzturu, atpūtas, skābekļa piegādes, uztur efektivitāti un tā tālāk.

Turklāt zāles ir paredzēts, lai nodrošinātu, astronautus pienācīgu palīdzību ārkārtas situācijā, ārkārtas situācijās, kā arī aizsardzību pret sekām, ko nezināmu spēku no citām planētām un telpā. Tas ir grūti, prasa daudz laika un pūļu, liela teorētiskā pamata, izmantojot tikai jaunākās mūsdienu iekārtas un medikamentus.

Turklāt medicīnā nominālvērtība ar fiziku un bioloģiju ir uzdevums, lai pasargātu astronautus no fiziskiem faktoriem kosmosa apstākļi, piemēram:

• temperatūra;
• starojums;
• spiediens;
• meteorīti.

Tādējādi pētījums par visiem šiem faktoriem un īpašībām, ir ļoti svarīgi.

Pētniecības metodes Bioloģijas

Kosmosa bioloģija, tāpat kā jebkuru citu bioloģisko zinātni, ir noteikta metožu kopumu par pētījumā, teorētisko materiālu uzkrāt un pārbaudītu savus praktiskos secinājumus. Šīs metodes ir laiks nav nemainās, iziet renovāciju un modernizāciju saskaņā ar pašreizējo laiku. Tomēr vēsturiski bioloģijas metodes joprojām atbilst šai dienai. Tie ir šādi:

1. Novērošanas.
2. Eksperiments.
3. Vēsturiskā analīze.
4. Apraksts.
5. Salīdziniet.

Šīs metodes bioloģisko pētījumu bāzes, pašreizējā visu laiku. Bet ir vairāki citi, kas radušies ar attīstību, zinātnes un tehnoloģiju, elektroniskās fizikas un molekulārās bioloģijas. Tas ir tie, kas ir aicināti līdz šim un spēlēt lielāko lomu pētījumā bioloģisko, ķīmisko, medicīnas un fizioloģiskajiem procesiem.

modernas metodes

1. Metodes ģenētiskās inženierijas un bioinformātikas. Šeit attiecas agrobacterial un lodēm transformāciju, PCR (polimerāzes ķēdes reakcija). Bioloģisko pētījumu šāda plāna uzdevums ir liels, jo tie ļauj mums rast risinājumus problēmām uzturu un skābekļa un raķešu palaišanas iekārtas un kabīnes ērtu stāvokli kosmonautu.
2. Metodes proteīnu ķīmijā un histochemistry. Tās ļauj jums kontrolēt olbaltumvielas un fermentus, kas dzīvo sistēmu.
3. Izmantojot fluorescences mikroskopijas superresolution mikroskopiju.
4. Ar molekulārās bioloģijas un bioķīmijas, un pētniecības metodes pielietošana.
5. Biotelemetry - metode, kas ir rezultāts kombinācija darbu inženieru un ārstiem biobased. Tas ļauj jums kontrolēt visus fizioloģiski svarīgas funkcijas organismā tādā attālumā, izmantojot cilvēka ķermeni radio sakaru un datoru-reģistratūru. Kosmosa bioloģija izmanto šo metodi, par pamatu uzraudzībai ietekmi kosmosa apstākļos par astronauti organismiem.
6. Bioloģiskā norāde starpplanētu telpā. Ļoti svarīga metode, kosmosa bioloģija, kas ļauj novērtēt stāvokli starpplanētu vidē, lai iegūtu informāciju par īpašībām dažādām planētām. Pamats ir šeit izmantot dzīvniekus ar integrētu sensoru. Ka testa dzīvniekiem (peles, suņi, pērtiķi) iegūt informāciju no orbītām zemes, ko izmanto zinātnieki analīzei un secinājumiem.

Mūsdienu metodes bioloģisko izpēti var atrisināt ne tikai problēmu modernu kosmosa bioloģijā, bet arī universāls.

Problēmas Kosmosa bioloģijas

Visas šīs metodes biomedicīnas pētījumu, diemžēl, vēl nevarēja atrisināt visas problēmas kosmosa bioloģija. Ir vairāki aktuāli jautājumi, kas ir būtiski, lai šo dienu. Galvenās problēmas, ar kosmosa medicīnas un bioloģijas saskaras.

1. Atlase apmācīta personāla lidojumam kosmosā, veselības stāvoklis, kas varētu atbilst visām ārstu prasības (ieskaitot ļautu astronauti, lai izturētu grūts apmācību un apmācību lidojuma).
2. Pienācīgas apmācības līmeni un sniegt visu nepieciešamo darba telpu ekipāžas.
3. drošību visiem parametriem (tostarp no nezināmas vai ārzemju faktori ietekmē no citām planētām), kas darbojas kuģu un aviakonstruktsiyam nodrošināšana.
4. Psihofizioloģisko rehabilitācija astronauti atgriežas uz Zemes.
5. Izstrādāt veidus, lai aizsargātu astronautus un kosmosa kuģu no starojuma.
6. Nodrošināšana normālus dzīves apstākļus kajītēs uz lidojumiem kosmosā.
7. Izstrāde un pielietošana datortehnoloģiju modernizētajā kosmosa medicīnā.
8. Ieviešana kosmosa telemedicīnas un biotehnoloģijas. Izmantojot metodes šo zinātnēs.
9. Medicīnisko un bioloģisko problēmām ērtiem kas peld astronauti uz Marsa un citām planētām lēmumu.
10. Sintēze farmakoloģisko aģentu, kas atrisinās problēmu skābekļa iekārtu telpā.

Izstrādāts, uzlabota un integrēta metožu izmantošanu biomedicīnas pētījumu risinās visus nepieciešamos uzdevumus un problēmas. Tomēr, ja tas ir - sarežģīts jautājums, un diezgan neparedzama.

Jāatzīmē, ka risinājums, lai visiem šiem jautājumiem nav tikai krievu zinātniekiem, bet zinātniskā padome visām pasaules valstīm. Un tas ir liels plus. Pēc kopīgas pētniecības un meklēšanā būs nesamērīgi ātru un pozitīvu. Cieša starptautiska sadarbība, risinot problēmu telpā - panākumu atslēga attīstībā ārpus planētas kosmosā.

Jaunākie sasniegumi

Šie sasniegumi ir daudz. Galu galā, kas ļauj intensīvs darbs, ko veic katru dienu, rūpīgi un sīkumaini, lai atrastu vairāk un vairāk jaunu materiālu, izdarīt secinājumus un formulēt hipotēzes.

Viens no svarīgākajiem atklājumiem kosmoloģijas XXI gadsimtā bija atklājums ūdens uz Marsa. Tas nekavējoties izraisīja dzimšanas desmitiem hipotēzēm par esamību vai neesamību dzīvi uz planētas, iespēju pārvietošanas tautieši uz Marsa, un tā tālāk.

Vēl viens atklājums bija tas, ka zinātnieki ir noteikuši vecuma diapazonu, kurā šī persona tik komfortablu, cik vien iespējams, un bez nopietnām sekām var būt šajā telpā. Tas sākas no 45 gadu vecuma un beidzas ap 55-60 gadiem. Jaunieši, kas dodas kosmosā, ārkārtīgi cieš psiholoģiski un fizioloģiski par viņa atgriešanos uz zemes, ir grūti pielāgoties un pārkārtot.

Ūdens uz Mēness tika atklāts (2009). dzīvsudrabs un liels daudzums sudraba tika atrasti arī uz Zemes satelītu.

Metodes bioloģisko pētījumu, kā arī inženierzinātņu un fiziskie rādītāji ļauj droši secināt, ka drošība (vismaz ne vairāk kaitēt, nekā uz Zemes) ietekmi jonu starojuma un radiācijas kosmosā.

Zinātniskie pētījumi ir pierādījuši, ka sen uzturēšanās telpā neuzliek zīmi par stāvokli fiziskās veselības astronauti. Tomēr problēmas paliek psiholoģiskā ziņā.

Ir bijuši pētījumi, kas pierāda, ka augstāki augi reaģē savādāk uz klātbūtni kosmiskās velves. Dažu augu pētījumā sēklas neuzrādīja ģenētiskas izmaiņas. Citi, savukārt, liecina, acīmredzamu spriedzi molekulārā līmenī.

Eksperimenti veikti uz šūnām un audiem, kas dzīvo organismu (zīdītāji), pierādīt, ka telpa neietekmē normālu stāvokli un darbību šajās organizācijās.

Dažāda veida medicīnas pētījumiem (datortomogrāfiju, magnētiskās rezonanses, asins un urīna analīzes, EKG, CT skenēšanas, un tā tālāk), noveda pie secinājuma, ka fizioloģiskās, bioķīmiskās, morfoloģiskās īpašības cilvēka šūnu paliek nemainīgs, ja jums palikt telpā līdz 86 dienām.

Laboratorijā tas ir pārbūvēts mākslīgu sistēma, kas ļauj jums iegūt tik tuvu valsts bezsvara un tā izpētīt visus aspektus ietekmi šo nosacījumu uz ķermeņa. Tas ļāva, savukārt, izstrādā virkni preventīvo pasākumu, lai novērstu ietekmi uz šo faktoru cilvēku lidojumu bezsvara stāvoklī.

Rezultāti exobiology kļuva pierādījumi klātbūtni organisko sistēmu ir Zemes biosfēras. Kamēr tas kļuva iespējams tikai teorētisks formulējums šiem pieņēmumiem, bet drīz vien zinātnieki plāno ražot un praktisks pierādījums.

Ar pētījumu biologu, fiziķu ārsti, ekologiem un ķīmiķi ir identificējuši dziļi mehānismus darbības cilvēku biosfēras. Lai to sasniegtu, ir iespējams, izveidojot mākslīgu ekosistēmu planētas un sniedz viņiem tādu pašu efektu, kā uz Zemes.

Tas vēl nav viss sasniegumi kosmosa bioloģijas, kosmoloģijas un medicīnā šodien, bet tikai galvenie. Tur ir liels potenciāls, kuru īstenošana ir uzdevums šajās zinātnēs par nākotni.

Dzīve kosmosā

Saskaņā ar mūsdienu skatījumā dzīves telpā var pastāvēt, jo nesenie atklājumi apstiprina klātbūtni dažu planētu piemērotus apstākļus rašanos un attīstību dzīvē. Tomēr viedokļi zinātniekiem par šo jautājumu ir sadalīti divās kategorijās:

• Dzīve neeksistē nekur, izņemot Zemes, nekad nav bijis un nekad nebūs;
• dzīve ir milzīgo plašumiem telpas, bet cilvēki vēl nav atklājuši to.

Kurš no hipotēze ir pareiza - tas ir atkarīgs no katra cilvēka. Pierādījumi un atspēkojumi, un par vienu, un otrs ir pietiekami.