Biologija svemira. Suvremene metode biološkog istraživanja

Znanost biologije uključuje mnogo različitih odjeljaka, velikih i malih znanosti kćeri. I svaka od njih je važna ne samo u ljudskom životu, nego i cijelom planetu kao cjelini.

Za drugo stoljeće za redom, ljudi pokušavaju naučiti ne samo zemaljsku raznolikost života u svim njegovim manifestacijama, već i saznati postoji li život izvan planeta, u svemiru. Ova pitanja obrađuju posebna znanost - svemirska biologija. O tome i bit će raspravljano u našem pregledu.

odjeljak biološka znanost - biologija svemira

Ova je znanost relativno mlada, ali vrlo intenzivno razvija. Glavni aspekti studije su:

1. Čimbenici svemira i njihov utjecaj na organizme živih bića, vitalna aktivnost svih živih sustava u uvjetima prostora ili zrakoplova.
2. Razvoj života na našem planetu uz sudjelovanje prostora, evolucija živih sustava i vjerojatnost postojanja biomase izvan granica našeg planeta.
3. Mogućnosti izgradnje zatvorenih sustava i stvaranje stvarnih životnih uvjeta za ugodan razvoj i rast organizama u vanjskom prostoru.

Prostorno medicina i biologija su usko povezane znanosti, zajednički proučavajući fiziološko stanje živih bića u svemiru, njihovu prevalenciju u međuplanetarnim prostorima i evoluciji.

Zahvaljujući istraživanju tih znanosti, omogućeno je odabir optimalnih uvjeta za pronalaženje ljudi u prostoru, bez nanošenja štete zdravlju. Obilje materijala za prisutnost života u prostoru, mogućnosti biljaka i životinja (jednostaničnih, višestaničnih) žive i rastu u bestežinskog.

Povijest razvoja znanosti

Korijeni prostor Biologija datira iz davnih vremena, kada su filozofi i mislioci - Aristotel prirodoslovci, Heraklit, Platon i drugi - promatrajući zvijezde, pokušavajući utvrditi odnos Mjeseca i Sunca na Zemlju, da razumiju uzroke njihovog utjecaja na poljoprivredno zemljište i životinje.

Kasnije, u srednjem vijeku, pokušaji su počeli određivati ​​oblik Zemlje i objasniti njegovu rotaciju. Dugo je vrijeme na raspravi bila teorija koju je stvorio Tolomej. Rekla je da je Zemlja središte svemira, i svi se drugi planeti i nebeska tijela kretljaju oko nje (geocentrični sustav).

No, tu je još jedan znanstvenik, Poljak Nikola Kopernik, koji je pokazao neistinitost te tvrdnje i ponudio mu, heliocentričnu strukturu svjetskog sustava u centru - sunce i svi planeti okreću oko. Sunce je također zvijezda. Njegove stavove podržale su sljedbenici Giordana Bruna, Newtona, Keplera, Galileja.

Međutim, svemirska biologija kao znanost pojavila se mnogo kasnije. Samo u ruski znanstvenik XX stoljeća Konstantin Ciolkovskog razvio sustav koji omogućuje ljudima da mogu prodrijeti u dubine svemira i naučiti ih polako. S pravom se smatra ocem ove znanosti. Također veliku ulogu u razvoju cosmobiology igrao otkrića u fizici i astrofizici, kemije i kvantne mehanike, Einstein, Bohr, Planck, Landau Fermi, Kapitsa, Bogolyubov i drugi.

Novo istraživanje omogućujući ljudima da čine iste dugo planirani odlasci u prostoru, moguće identificirati određenu medicinsku i biološku sigurnost opravdanost i utjecaj off-planet u uvjetima formulirao Ciolkovskog. Koja je njihova suština?

1. Znanstvenicima je dano teorijsko opravdanje za učinak bezubosti na organizme sisavaca.
2. On je modelirao nekoliko mogućnosti za stvaranje prostornih uvjeta u laboratoriju.
3. Predložio je varijante primanja hrane i vode od strane kozmonauta uz pomoć biljaka i ciklusa tvari.

Tako je Tsiolkovski postavio sve osnovne postulate astronautike, koji danas nisu izgubili svoju važnost.

bestežinsko stanje

Suvremena biološka istraživanja u proučavanju utjecaja dinamičkih čimbenika na ljudsko tijelo u svemirskim uvjetima omogućuju štednju astronauta što je više moguće od negativnog utjecaja tih samih čimbenika.

Postoje tri glavne dinamičke karakteristike:

• vibracija;
• ubrzanje;
• bestežinsko stanje.

Najneobičniji i važniji za djelovanje na ljudskom tijelu je preciznost. To je stanje u kojem snaga gravitacije nestaje i ne zamjenjuje se drugim inercijalnim utjecajima. Tako osoba u potpunosti gubi sposobnost nadzora položaja tijela u prostoru. Ovo stanje počinje već u nižim slojevima kozmosa i sačuvano je u cijelom prostoru.

Mediko-biološke studije pokazale su da se u stanju bez težine u ljudskom tijelu slijede promjene:

1. Povećava se palpacija srca.
2. Opušta mišiće (ton nestaje).
3. Smanjena učinkovitost.
4. Moguće prostorne halucinacije.

Osoba bezbolna može ostati do 86 dana bez štete zdravlju. To je dokazano iskustvom i potvrđeno je s medicinskog stajališta. Međutim, jedan od problema prostora biologije i medicine danas je razvoj kompleksa za sprječavanje učincima bestežinskog stanja na ljudski organizam u cjelini mjera, eliminirati umor, poboljšati i održavati normalan rad.

Postoje brojni uvjeti koje kozmonauti promatraju kako bi prevladali nejednakost i zadržali kontrolu nad tijelom:

• Dizajn zrakoplova strogo odgovara potrebnim sigurnosnim standardima za putnike;
• kozmonauti su uvijek pažljivo pričvršćeni na svoje mjesto kako bi izbjegli nepredviđene letove prema gore;
• sve stvari na brodu imaju strogo definirano mjesto i ispravno su osigurane kako bi se izbjegle traumatske situacije;
• Tekućine se čuvaju samo u zatvorenim, hermetički zatvorenim spremnicima.

  

Da bi se postigli dobri rezultati u prevladavanju bezubosti, kozmonauti podvrgavaju temeljitoj obuci na Zemlji. Ali, nažalost, dok je moderna znanstveno istraživanje Nemojte dopustiti stvaranje sličnih uvjeta u laboratoriju. Na našem planetu da nadvladamo gravitaciju nije moguće. Ovo je također jedan od budućih zadataka za prostor i medicinsku biologiju.

Preopterećenje u prostoru (ubrzanje)

Drugi važan čimbenik koji utječe na ljudsko tijelo u prostoru je ubrzanje ili preopterećenje. Bit tih čimbenika je svedena na neravnu preraspodjelu opterećenja na tijelu s jakim pokretima brzine u prostoru. Postoje dvije glavne vrste ubrzanja:

• Ukratko;
• dugo.

Kao što pokazuje medicinska i biološka istraživanja, i ubrzanje je vrlo važno u utjecaju na fiziološko stanje astronautova tijela.

Tako, na primjer, djelovanjem kratkih ubrzanja (traju manje od 1 sekunde) može doći do ireverzibilne promjene u organizmu na molekularnoj razini. Također, ako organi nisu obučeni, oni su dovoljno slabi, postoji rizik od rupture njihovih školjaka. Takvi se utjecaji mogu provesti kada se kapsula odvoji od kozmonauta u prostoru, kada se izbacuje ili kada brod napusti orbitu.

Stoga je vrlo važno da kozmonauti podvrgnu temeljitom liječničkom pregledu i određenoj fizičkoj pripremi prije leteći u svemir.

Ubrzanje s dugotrajnim djelovanjem događa se kada je raketa lansirana i sletjela, kao i tijekom leta na određenim prostornim mjestima kozmosa. Učinak takvih ubrzanja na tijelo prema podacima dobivenim znanstvenim medicinskim istraživanjem je sljedeći:

• palpacija i puls;
• brže disanje;
• pojava mučnine i slabosti, bljedila kože;
• vizija pati, crveni ili crni film pojavljuje se pred vašim očima;
• vjerojatno osjećaj boli u zglobovima, udovima;
• ton tkiva mišića pada;
• neuro-humoralna regulacija varira;
• razmjena plinova u plućima i tijelu kao cjelini postaje drugačija;
• vjerojatno pojavom znojenja.

Preopterećenje i bezopasnost čine medicinski znanstvenici na različite načine. dopuštajući da se prilagode, treniraju kozmonaute kako bi mogli izdržati djelovanje tih čimbenika bez zdravstvenih posljedica i bez gubitka učinkovitosti.

Jedan od najučinkovitijih načina treniranja kozmonauta za ubrzanje je aparat centrifuge. U njemu možete promatrati sve promjene koje se javljaju u tijelu pod djelovanjem preopterećenja. Također vam omogućuje treniranje i prilagodbu utjecaju ovog faktora.

Letite u svemir i medicinu

Letenje u svemir svakako ima vrlo veliki utjecaj na zdravlje ljudi, osobito neustrašivih ili s kroničnim bolestima. Stoga je važan aspekt medicinsko istraživanje svih suptilnosti leta, svih reakcija tijela na najrazličitije i nevjerojatnije učinke neplanetarnih sila.

Zero-G let čini moderne medicine i biologije da izmisli i artikulirati (u isto vrijeme obavljanja, naravno), niz mjera kako bi se osiguralo astronauti pravilna prehrana, odmor, dotok kisika, održavanje učinkovitosti i tako dalje.

Osim toga, lijek je osmišljen kako bi astronautima pružio vrijednu pomoć u slučaju nepredviđenih, izvanrednih situacija, kao i zaštite od posljedica nepoznatih sila drugih planeta i prostora. Ovo je prilično teško, potrebno je puno vremena i truda, veliku teoretsku osnovu, koristeći samo najsuvremeniju opremu i pripreme.

Osim toga, medicina uz fiziku i biologiju ima zadatak zaštititi astronaute od fizikalnih čimbenika uvjeta u prostoru, kao što su:

• temperatura;
• zračenja;
• tlak;
• meteoriti.

Stoga je proučavanje svih tih čimbenika i značajki vrlo važno.

Metode istraživanja u biologiji

Kozmika biologija, kao i svaka druga biološka znanost, posjeduje određeni niz metoda koje omogućuju istraživanju, skupljanju teorijskog materijala i potvrđuju ga praktičnim zaključcima. Te metode tijekom vremena ne ostaju nepromijenjene, podložne ažuriranjima i nadogradnjama u skladu s trenutačnim vremenom. Međutim, povijesno razvijene metode biologije još uvijek ostaju relevantne za ovaj dan. To uključuje:

1. Promatranje.
2. Eksperiment.
3. Povijesna analiza.
4. Opis.
5. Usporediti.

Ove metode biološkog istraživanja temeljne su, u svakom trenutku relevantne. Ali postoji niz drugih koji su se pojavili u razvoju znanosti i tehnologije, elektroničke fizike i molekularne biologije. Oni se nazivaju moderni i igraju najvažniju ulogu u proučavanju svih bioloških, kemijskih, medicinskih i fizioloških procesa.

Suvremene metode

1. Metode genetičkog inženjerstva i bioinformatike. To uključuje agrobakterialnu i balističku transformaciju, PCR (lančane reakcije polimeraze). Uloga bioloških studija takvog plana je velika, jer nam to omogućuju da pronađemo rješenja problema prehrane i zasićenja kisika raketni sustavi i kabine za udobno stanje kozmonauta.
2. Metode kemijske proteine ​​i histokemije. Omogućuje kontrolu proteina i enzima u živim sustavima.
3. Upotreba fluorescentne mikroskopije, superrezukcijska mikroskopija.
4. Korištenje molekularne biologije i biokemije i njihove metode istraživanja.
5. biotelemetrija - metoda koja je rezultat kombinacije rada inženjera i liječnika na biološkoj osnovi. Omogućuje vam praćenje svih fiziološki važnih funkcija tijela na udaljenosti uz pomoć radio komunikacijskih kanala ljudskog tijela i računala. Biologija svemira koristi ovu metodu kao glavnu metodu za praćenje učinaka prostornih uvjeta na organizme astronauta.
6. Biološka indikacija interplanetarnog prostora. Vrlo važna metoda kozmičke biologije, koja omogućuje procjenu interplanetarnih stanja okoliša, jest dobiti informacije o karakteristikama različitih planeta. Ovdje se temelji uporaba životinja s ugrađenim senzorima. Upravo eksperimentalne životinje (miševi, psi, majmuni) izdvajaju informacije iz orbita, koje znanstvenici Zemlje koriste za analizu i zaključke.

Suvremene metode biološkog istraživanja omogućuju rješavanje naprednih problema ne samo kozmičke biologije nego i univerzalne.

Problemi biologije svemira

Sve gore navedene metode biomedicinskih istraživanja, nažalost, još nisu uspjele riješiti sve probleme prostornog biologije. Postoji nekoliko aktualnih pitanja koja i danas ostaju hitna. Razmotrimo glavne probleme s kojima se suočava svemirska medicina i biologija.

1. Izbor obučenog osoblja za let u svemir, zdravstveno stanje koje može zadovoljiti sve zahtjeve liječnika (uključujući i omogućilo bi astronauti kako bi izdržali teške obuku i osposobljavanje za let).
2. Pristojna razina obuke i opskrbe svih potrebnih svemirskih posada.
3. Pružanje sigurnosti u svim pogledima (uključujući nepoznate ili strane utjecaje s drugih planeta) na radničke brodove i zrakoplove.
4. Psihofiziološka rehabilitacija kozmonauta nakon povratka na Zemlju.
5. Razvoj načina zaštite astronauta i kosmički brod od zračenja.
6. Pružanje normalnih životnih uvjeta u kabinama tijekom leta do prostora.
7. Razvoj i primjena moderniziranih računalnih tehnologija u svemirskoj medicini.
8. Provedba prostorne telemedicine i biotehnologije. Koristeći metode tih znanosti.
9. Rješenje medicinskih i bioloških problema za udobne letove astronauta na Mars i druge planete.
10. Sinteza farmakoloških sredstava koja će riješiti problem oksigenacije u prostoru.

Razvijeni, poboljšani i integrirani u primjenu metoda medicinskih i bioloških istraživanja nužno će riješiti sve zadaće i probleme koji su postavljeni. Međutim, kada se to dogodi - pitanje je složeno i vrlo nepredvidljivo.

Valja napomenuti da se ne samo znanstvenici Rusije nego i akademsko vijeće svih zemalja bave rješavanjem svih tih pitanja. I ovo je veliki plus. Uostalom, zajedničko istraživanje i istraživanje dati će nesumjerljivo veći i brži pozitivan rezultat. Bliska globalna suradnja u rješavanju prostornih problema je ključ uspjeha u razvoju ne-planetarnog prostora.

Suvremena dostignuća

Takva postignuća su mnoga. Uostalom, svakodnevno je intenzivan rad, temeljit i mukotrpan, što vam omogućuje da pronađete sve više i više novih materijala, izvučete zaključke i formulirajte hipoteze.

Jedno od najvažnijih otkrića 21. stoljeća u kozmologiji bilo je otkriće vode na Marsu. To je odmah izazvalo desetke hipoteza o postojanju ili odsutnosti života na planetu, mogućnosti premještanja zemaljskih putnika na Mars i tako dalje.

Drugo otkriće bilo je da su znanstvenici odredili dobne granice unutar kojih se osoba može udobno i bez ozbiljnih posljedica nalaziti u svemiru. Ovo doba počinje od 45 godina i završava oko 55-60 godina. Mladi ljudi koji idu u svemir psihički i fiziološki teško pate kada se vrate na Zemlju, teško se prilagođavaju i obnavljaju.

Voda je također pronađena na Mjesecu (2009). Zemljin satelit je pronađen i živa i velika količina srebra.

Metode biološke studije, kao i inženjering i fizički pokazatelji omogućuju sigurno zaključiti da je sigurnost (barem ne više štete, nego na Zemlji) utjecaj ionske zračenja i zračenja u prostoru.

Znanstvena istraživanja pokazala su da dugi boravak u prostoru ne utječe na tjelesno zdravlje astronauta. Ipak, problemi ostaju psihički.

Provedene su studije kako bi se dokazalo da viša biljka različito reagira na postojanje u prostoru. Sjeme nekih biljaka tijekom studije nije pokazalo genetske promjene. Drugi, naprotiv, pokazali su očite deformacije na molekularnoj razini.

Eksperimenti provedeni na stanicama i tkivima živih organizama (sisavaca) pokazali su da kozmos ne utječe na normalno stanje i funkcioniranje tih organa.

Razne vrste medicinskih istraživanja (tomografija, MRI, krvi i mokraće, EKG, CT, i tako dalje), dovela je do zaključka da je fiziološke, biokemijske, morfološke karakteristike ljudske stanice ostaju nepromijenjeni prilikom boravka u prostoru do 86 dana.

U laboratoriju je rekonstruiran umjetni sustav koji je omogućio da se približi statusu bestežinskog stanja i tako proučava sve aspekte učinka tog stanja na tijelo. To je, pak, dopuštalo razviti niz preventivnih mjera kako bi se spriječio utjecaj ovog čimbenika u ljudski let u bezubost.

Rezultati egzobiologije pokazali su prisutnost organskih sustava izvan Zemljine biosfere. Do sada je postala moguća samo teorijska formulacija tih pretpostavki, no uskoro znanstvenici planiraju dobiti i praktične dokaze.

Zahvaljujući istraživanju biologa, fizičara, liječnika, ekologa i kemičara, otkriveni su duboki mehanizmi utjecaja ljudi na biosferu. To je bilo moguće postići stvaranjem umjetnih ekosustava izvan planeta i pružajući im isti učinak kao na Zemlji.

To nisu sve dostignuća svemirske biologije, kozmologije i medicine do sada, već samo glavne. Postoji veliki potencijal, čija je realizacija zadatak navedenih znanosti za budućnost.

Život u svemiru

Prema modernim idejama, život u svemiru može postojati, jer nedavna otkrića potvrđuju prisutnost na određenim planetima pogodnih uvjeta za nastanak i razvoj života. Međutim, mišljenje znanstvenika u ovom pitanju spadaju u dvije kategorije:

• život nije nigdje, osim Zemlje, nikad nije bio i nikad neće biti;
• život je u golemim prostranstvima svemira, ali ljudi ga još nisu otkrili.

Koje od hipoteza je pravo - odlučiti za svakoga osobno. Ima dovoljno dokaza i opovrgavanja za jedno i drugo.