Kosmoseteadus: miks hiired, õlu ja spermatosoidid saadeti orbiidile
12. aprill 1961 Juri Gagarin Ta sai esimesteks inimesteks, kes kosmosesse lennata. Paar aastakümmet hiljem sai uskumatu peaaegu triviaalne - maailm hakkas rääkima kosmoseturismist. Tõsi, see ei alganud väga sujuvalt: 1986. aastal pidi esimene kosmoseturistist saama ameerika õpetaja Christa McAuliffe, kes suri 73 sekundit pärast Challenger shuttle'i käivitamist, ja USA võttis vastu seaduse, millega keelati lennud kosmosesse mitte-spetsialistidele. Kuid maailm muutus ja viisid reisijate ohutuse tagamiseks paranesid.
Ärimees Dennis Tito, Canonical asutaja Mark Shuttleworth, Sensors Unlimited asutaja Gregory Olsen, Prodea Systems asutaja Anoushe Ansari, esimene naine kosmoseturistide hulgas, tahtliku tarkvarafirma juht Charles Simony (ja kaks korda), arvutimängude arendaja Richard Garry, on juba suutnud külastada ISSi ja Cirque du Soleili tegevjuht Guy Laliberte. Ja Ilona Maski Tesla auto mannekeeniga avamine pardal ei suuda muljet avaldada - eriti arvestades iroonilist viidet romaanidele "Hitchhikeri juhend galaktikale" multimeediasüsteemis oleva "Don't Panic" sõnumi kujul.
Kõik see aga ei tähenda, et inimkond oleks kosmose allutanud. Meil on veel palju ülesandeid, nagu Marsi koloniseerimise kavad. Ja nüüd, teadlased ei jäta võimalust kasutada ruumi oma eesmärkidel. Rahvusvaheline kosmosejaam on orbiidil olev labor, kus saab läbi viia unikaalseid katseid. See võib olla kasulik nii astronaudidele kui ka tulevastele Marsi elanikele, lend, mille poole, nagu selgus, on kaks korda ohtlikum, kui kõik arvasid. Kuid seni võimaldab see vähemalt saada teaduslikke, sealhulgas meditsiinilisi avastusi.
Kaksik astronaudid ja genoomi muutmine
Scott ja Mark Kelly on ainsad absoluutselt identsed kosmonautid maailmas (need on identsed kaksikud). Vähemalt see oli seni, kuni Scott veetis peaaegu ühe aasta kaalutaoleku tingimustes. Tavaliselt elavad astronaudid ISSis mitte rohkem kui kuus kuud, kuid Scott Kelly saadeti tahtlikult jaama pikemaks ajaks, nii et muutused tema kehas oleksid märgatavamad. Pärast tagasipöördumist võrdlesid uurijad oma esinemist oma vennaga: selgus, et Scotti kõrgus suurenes ligi viis sentimeetrit. Lisaks on tema kehakaal vähenenud, soolestiku mikrobioom (mikroorganismide kogum) on peaaegu täielikult muutunud ja genoom on esialgse analüüsi kohaselt muutunud.
Kõik see võimaldas NASA ekspertidel öelda, et kosmosekeskkond aktiveerub Scott Kelly kehas "kosmiliste" geenide rühma, mis mõjutasid immuunsust, luukoe omadusi, nägemist, kuulmist ja mõningaid teisi näitajaid. Hoolimata asjaolust, et enamik muudatustest (näiteks kasv) pärast mõnda aega tagasi alguspunkti, fikseeriti uues olekus umbes 7% geenidest. Teadlased usuvad, et seda, mis toimub, tuleb otsida "kosmilise stressi" all - mõju ebatüüpilise keskkonna kehale, mida keha ähvardab, vastates sellele vastavalt.
Kosmosekeskkond aktiveeriti Scott Kelly kehas "kosmiliste" geenide rühma, mis mõjutasid immuunsust, luukoe omadusi, nägemist, kuulmist
Varasemates uuringutes märgiti muide, et lennud kosmosesse erilisel moel mõjutavad aju, muutes selle neuroplastilisemaks. Michigani Ülikoolis läbi viidud eksperimendi kohaselt vähenes astronaudides hallide osakaal mõnes piirkonnas, samas kui teistes, mis olid hetkel vajalikumad, näiteks alumise jäseme liikumise eest vastutavatel tsoonidel, suurenes see.
Samal ajal avastas Florida Ülikooli teadlaste meeskond, et astronaudidel oli kuu jooksul reisides suurem risk südameprobleemide tekkeks: Apollo osalejate 1961. – 1972. Aastal saadud andmete põhjal leidsid nad, et kosmiline kiirgus põhjustab umbes "Kuu" astronautide südamele ja laevadele on viis korda rohkem kahju kui astronaudidel, kes ei sõitnud kuu aega.
Pinky ja Brain: hiired kosmoses
Maksa seisundit mõjutavad negatiivselt mitte ainult alkohol ja rasvased toidud, vaid ka lennud kosmosesse. See järeldus tehti 2011. aastal Colorado Ülikooli teadlastelt, kes saatis närilised esmakordselt kosmosesse peaaegu kaks nädalat (või täpsemalt, 13 ja pool päeva) ning vaatasid seejärel, kuidas nende organid pärast seda ebatavalist teekonda muutusid. Andmete analüüs näitas, et peamised probleemid olid seotud maksaga: loomad leidsid algsed alkoholivabade haiguste tunnused. Selliste katsete täpset põhjust on üsna raske kindlaks teha, kuid teadlased on soovitanud, et lend käivitab protsessid, mis kutsuvad esile fibroosi (sidekoe proliferatsiooni) arengut.
Laboratoorsete hiirte puhul on nende tähtsam kaasaegne teadus nende kosmosesse. Näriliste katseid ei saa inimestel eetilistel põhjustel paljundada, kuid nad aitavad mõista, kas inimkeha suudab toime tulla pikaajalise võimsa kosmilise kiirguse mõjuga, mis võib põhjustada näiteks mutatsioone, mis põhjustavad pahaloomulisi kasvajaid. ISS-i ei saadeta mitte ainult täiskasvanud hiiri, vaid ka külmutatud hiire embrüoid. Pärast Maale tagasipöördumist viiakse nad asendus hiire emade organismidesse ja vaatavad traditsioonilistes tingimustes hiirte kasvu ja arengut.
Eelmise aasta keskel teatasid California teadlased oma kavatsusest saata ISSile kohe nelikümmend hiirt, et testida uut osteoporoosi vaktsiini. Luu valgu NELL-1 alusel välja töötatud eksperimentaalne ravim peaks kaitsma osteoklastide luukoe - seda hävitavate rakkude eest. On juba ammu teada, et viiekümne aasta pärast kaotavad inimesed igal aastal keskmiselt 0,5% luukoest. Kuid kaalututel tingimustel kiireneb see protsess. Kui testid on edukad, aitab vaktsiin nii astronaudidel, kes on sunnitud veetma kuuid orbiidil, kui ka "maaviljad", kes seisavad silmitsi luude kahjustustega.
Space Brewery
Uuringute rohkus teemadel, mis tunduvad esmapilgul ebateadlikud (näiteks põhjused, miks naised naeravad oma partnerite särgid) aitavad uskuda, et teadus ei ole tingimata igav. Eriti kehtib see siis, kui teadlased rühmituvad gastronoomiliste - või sel juhul - alkohoolsete harrastajatega. 2017. aastal teatas Tšehhi õlletootmisettevõte Budweiser, et ta saadab peagi odra seemned ISS-ile. Miks? Et saada esimene, kes alustab õlle valmistamist kosmoses.
Loomulikult ei oleks õlletehased suutnud teha ainult omaette. Nad ühendasid jõud kosmoseteaduse edendamise keskusega, Ameerika laboris ISS-i juhiga ja erafirma Space Tango. Kosmosejaama on plaanis saata kakskümmend odra seemnet, mis osaleb vähemalt kahes katses: esimene uurib seemnete käitumist mikrogravitatsiooni tingimustes (st gravitatsiooni kosmosesõidukis, mis on olemas, kuigi palju nõrgem kui Maa peal), teine on odra kasvu kaalutaolekus.
Tõsi, kosmoseuuringute puhul on „varsti“ lahtine kontseptsioon. Ei ole veel selge, kas Budweiseri omanike idee saab tõeks. Probleem on selles, et seemned oleks tulnud juba ISS-i kätte toimetada: SpaceX CRS-13 rakett koos nendega pardal, mida kavatsetakse alustada 4. detsembril 2017, seejärel 8. või 12. detsembril, kuid käivitamine lükati kogu aeg edasi. Teavet selle teema kohta pole veel teatatud, nii et kosmiline õlu ei hakka käesoleval aastal toiduvalmistamiseks.
Toit eeskirjade järgi ja ilma
Täielik ja tasakaalustatud toit on astronaudide jaoks üks olulisemaid probleeme pikkade lendude ajal. Loomulikult võite tugineda hästi tuntud torudele, kuid teadlased ei loobu püüdlusest arendada midagi nii lähedale kui võimalik. ISSis on meil õnnestunud kasvatada ainult salatit, kuid mitmekesisema menüü loomine ei peatu hetkeks.
Hiljuti suutis Antarktikas asuva Saksa Neumayeri raudteejaama III uurimisgrupp hüdropoonika abil kasvatada mitte ainult salatit, vaid ka valgust ja mulda ilma redisid ja kurgid. Ja isegi kui Antarktika ei ole päris ruumi, võimaldavad karmid kliimatingimused välja töötada köögiviljade (ja tulevikus puuviljade) kasvatamise tehnoloogiaid, mida kohaldatakse ISSi suhtes.
Mis puutub liha, siis Memphis Meats on selles valdkonnas edu saavutanud, see on „kasvanud” lihalõikuslaboril, mis maitse järgi ei anna traditsioonilist
Liha puhul saavutasid selles mõningad edusammud Memphise liha, mis oli „kasvanud” lihapallilaboris maitse järgi, mitte mingil moel halvem kui traditsioonilised. Ettevõtte esindajad on kindlad, et nende toodete sissetoomine ruumi dieeti võib toimuda järgmise viie aasta jooksul. Teisest küljest saavad nad selle aja jooksul Space10-s, innovatsioonikeskuses ja IKEA erilaboris välja selgitada, kuidas taastada oma kiirtoit tulevikus null-raskusastmega, kaasa arvatud spiraalina (sinihalllik vetikad) ja ussliha, nii et Memphise liha ei ole väärt lõõgastuda.
Pennsylvania Ülikooli teadlaste meeskond võib võistelda astronautide söömise õiguse eest, kes on mõistnud, kuidas jäätmeid toiduks muuta. Jäätmete töötlemisel spetsiaalses suletud süsteemis õnnestus neil saada Methylococcus capsulatus kultuur, mis koosneb 52% valkudest ja 36% rasvast, mis võib olla kasulik nii pikematel lendudel kui ka tulevikus teiste planeetide koloniseerimisel.
Kosmilised mutatsioonid ja maismaakindlus
Miks saata koloonia staphylococcus kolooniad ISS-ile? Vastus küsimusele ei tundu ilmne, kuid Nanobiosymi juht Anita Goelle, kes küsis NASA-lt, teab kindlasti. Ohtlikud "reisijad" läksid kosmosesse 18. veebruaril 2017 ja kampaania eesmärk oli uurida nende bakterite mutatsioonide mehhanisme ja saada sellest tulenevalt teavet, mis aitab kaasa narkootikumide arengule Maal.
On oluline, et Staphylococcus aureus oleks resistentne paljude antibiootikumide suhtes ja võib põhjustada sepsis, vere infektsioone ja kopsupõletikku. Varasemates uuringutes kasvasid seened kiiremini mikrogravitatsiooni all ja Goelle väitis, et see võib juhtuda kiiremini muteeruvate bakteritega. Eeldatakse, et võivad esineda mutatsioonid, millega me veel ei tea, ja see võimaldab meil alustada tööd sobivate ravimitega, samas kui nende vajadus pole veel tekkinud - kõlab vähemalt julgustav.
Seks ja laste sünd Marsil
Kui me räägime Marsi kolonisatsioonist kui tõelisest, tekib väga oluline küsimus: mida teha paljunemisega? On väga oluline võtta arvesse päikesekiirguse mõju idurakkudele, mis on kosmoses sada korda tugevam kui Maa peal. Teine oluline tegur on mikrogravitatsioon, mis, nagu mainitud 1988. aastal, võib kiirendada sperma liikumist. Kuid kolmkümmend aastat tagasi ei suutnud teadlased kindlaks teha, kas see mõjutab väetamisprotsessi.
Kõik muutus 2017. aastal, kui Jaapani teadlased saatsid külmutatud sperma proove hiirtelt, kes olid hoiustatud kosmosesse üheksa kuud. Kui nad maapinnale tagasi tulid, sulatati ja kasutati siis väetamiseks, selgus, et kahju oli küll minimaalne. Selle tulemusena ilmusid üheksa "tühiku" hiirt korraga - üsna normaalsed, ilma anomaaliaid genoomis või arengus, mis ise võisid viljastada ja andsid täieõiguslikele järglastele.
See eksperiment lubas öelda, et kosmos sobib väetamise keskkonda. Teine asi on see, et hiired sündisid Maa peal ja spermatosoidid hoiti ISS-is mitte liiga kaua - ja kui need tingimused muutuvad, võib genoomimuutus muutuda olulisemaks. Teadlaste sõnul kavatsevad nad seda kontrollida kohe, kui võimalus ilmneb.
Fotod:NASA (1, 2, 3)
