Ang agham ng biology ay kinabibilangan ng maraming iba't ibang seksyon, malaki at maliit na agham ng bata. At bawat isa sa kanila ay mahalaga hindi lamang sa buhay ng tao, kundi para sa planeta sa kabuuan.
Sa magkasunod na ikalawang siglo, sinusubukan ng mga tao na pag-aralan hindi lamang ang pagkakaiba-iba ng terrestrial ng buhay sa lahat ng mga pagpapakita nito, kundi para malaman din kung may buhay sa labas ng planeta, sa outer space. Ang mga isyung ito ay tinatalakay ng isang espesyal na agham - space biology. Tatalakayin ito sa aming pagsusuri.
Seksyon ng Biology - Space Biology
Ang agham na ito ay medyo bata pa, ngunit napakatindi ng pag-unlad. Ang mga pangunahing aspeto ng pag-aaral ay:
- Mga salik ng outer space at ang kanilang impluwensya sa mga organismo ng mga nabubuhay na nilalang, ang mahalagang aktibidad ng lahat ng mga sistema ng buhay sa kalawakan o sasakyang panghimpapawid.
- Ang pag-unlad ng buhay sa ating planeta na may partisipasyon ng kalawakan, ang ebolusyon ng mga sistema ng pamumuhay at ang posibilidad ng pagkakaroon ng biomass sa labas ng ating planeta.
- Ang mga posibilidad ng pagbuo ng mga closed system at paglikha ng mga tunay na kondisyon ng pamumuhay sa mga ito para sa isang komportablepag-unlad at paglaki ng mga organismo sa kalawakan.
Ang space medicine at biology ay malapit na nauugnay na mga agham na magkasamang nag-aaral ng pisyolohikal na kalagayan ng mga buhay na nilalang sa kalawakan, ang kanilang pagkalat sa mga interplanetary space at ebolusyon.
Salamat sa pagsasaliksik ng mga agham na ito, naging posible na piliin ang pinakamainam na kondisyon para sa paghahanap ng mga tao sa kalawakan, at nang hindi nagdudulot ng anumang pinsala sa kalusugan. Malaking materyal ang nakolekta sa pagkakaroon ng buhay sa kalawakan, ang kakayahan ng mga halaman at hayop (single-celled, multicellular) na mabuhay at umunlad nang walang timbang.
Kasaysayan ng pag-unlad ng agham
Ang mga ugat ng space biology ay bumalik sa sinaunang panahon, nang ang mga pilosopo at palaisip - mga natural na siyentipiko na sina Aristotle, Heraclitus, Plato at iba pa - ay pinanood ang mabituing kalangitan, sinusubukang kilalanin ang kaugnayan ng Buwan at Araw sa Earth, upang maunawaan ang mga dahilan ng kanilang impluwensya sa lupang pang-agrikultura at mga hayop.
Mamaya, sa Middle Ages, nagsimula ang mga pagtatangka upang matukoy ang hugis ng Earth at ipaliwanag ang pag-ikot nito. Sa mahabang panahon, mayroong isang teorya na nilikha ni Ptolemy. Sinabi niya ang katotohanan na ang Earth ang sentro ng Uniberso, at lahat ng iba pang mga planeta at celestial body ay gumagalaw sa paligid nito (geocentric system).
Gayunpaman, may isa pang siyentipiko, ang Pole Nicolaus Copernicus, na pinatunayan ang kamalian ng mga pahayag na ito at nagmungkahi ng sarili niyang heliocentric na sistema ng istraktura ng mundo: sa gitna ay ang Araw, at lahat ng mga planeta ay gumagalaw. Ang Araw ay isa ring bituin. Ang kanyang mga pananaw ay suportado ng mga tagasunod ni GiordanoBruno, Newton, Kepler, Galileo.
Gayunpaman, lumitaw ang space biology bilang isang agham sa ibang pagkakataon. Noong ika-20 siglo lamang, ang siyentipikong Ruso na si Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky ay bumuo ng isang sistema na nagpapahintulot sa mga tao na tumagos sa kailaliman ng kalawakan at dahan-dahang pag-aralan ang mga ito. Siya ay nararapat na itinuturing na ama ng agham na ito. Gayundin, ang mga pagtuklas sa physics at astrophysics, quantum chemistry at mechanics nina Einstein, Bohr, Planck, Landau, Fermi, Kapitza, Bogolyubov at iba pa ay may malaking papel sa pagbuo ng cosmobiology.
Bagong siyentipikong pananaliksik, na nagbigay-daan sa mga tao na gumawa ng matagal nang nakaplanong paglipad patungo sa kalawakan, na naging posible upang matukoy ang mga partikular na medikal at biyolohikal na mga katwiran para sa kaligtasan at epekto ng mga kondisyong extraterrestrial na binuo ni Tsiolkovsky. Ano ang kanilang kakanyahan?
- Nabigyan ang mga siyentipiko ng teoretikal na katwiran para sa epekto ng kawalan ng timbang sa mga organismo ng mammalian.
- Nagmodelo siya ng ilang variation ng mga kundisyon ng espasyo sa lab.
- Mga iminungkahing opsyon para sa mga astronaut upang makakuha ng pagkain at tubig sa tulong ng mga halaman at sirkulasyon ng bagay.
Kaya, si Tsiolkovsky ang naglatag ng lahat ng pangunahing postulate ng astronautics, na hindi nawala ang kanilang kaugnayan ngayon.
Kawalan ng timbang
Ang modernong biological na pananaliksik sa larangan ng pag-aaral ng impluwensya ng mga dynamic na salik sa katawan ng tao sa kalawakan ay nagbibigay-daan sa mga astronaut na alisin ang negatibong impluwensya ng parehong mga salik na ito sa maximum.
May tatlong pangunahing dynamic na katangian:
- vibration;
- acceleration;
- kawalan ng timbang.
Ang pinaka-hindi pangkaraniwang at mahalagang epekto sa katawan ng tao ay ang kawalan ng timbang. Ito ay isang estado kung saan nawawala ang puwersa ng grabidad at hindi ito napapalitan ng iba pang mga inertial na impluwensya. Sa kasong ito, ang isang tao ay ganap na nawawalan ng kakayahang kontrolin ang posisyon ng katawan sa espasyo. Nagsisimula na ang ganoong estado sa mas mababang mga layer ng cosmos at nagpapatuloy sa buong espasyo nito.
Ipinakita ng mga medikal at biological na pag-aaral na ang mga sumusunod na pagbabago ay nangyayari sa katawan ng tao sa isang estado ng kawalan ng timbang:
- Tumataas ang tibok ng puso.
- Nagrerelaks ang mga kalamnan (nawawala angtonus).
- Binaba ang performance.
- Posibleng spatial hallucinations.
Ang taong walang timbang ay kayang manatili hanggang 86 araw nang walang pinsala sa kalusugan. Ito ay napatunayang empirically at nakumpirma mula sa isang medikal na pananaw. Gayunpaman, ang isa sa mga gawain ng space biology at medicine ngayon ay bumuo ng isang hanay ng mga hakbang upang maiwasan ang epekto ng kawalan ng timbang sa katawan ng tao sa pangkalahatan, alisin ang pagkapagod, dagdagan at pagsamahin ang normal na pagganap.
May ilang kundisyon na sinusunod ng mga astronaut upang madaig ang kawalan ng timbang at mapanatili ang kontrol sa katawan:
- ang disenyo ng sasakyang panghimpapawid ay mahigpit na sumusunod sa mga kinakailangang pamantayan sa kaligtasan para sa mga pasahero;
- ang mga astronaut ay palaging maingat na nakakabit sa kanilang mga upuan upang maiwasan ang mga hindi inaasahang pataas na paglipad;
- lahat ng mga item sa barko ay mahigpitnaayos na lugar at na-secure nang maayos upang maiwasan ang pinsala;
- Ang mga likido ay iniimbak lamang sa sarado at selyadong mga lalagyan.
Upang makamit ang magagandang resulta sa pagtagumpayan ng kawalan ng timbang, ang mga astronaut ay sumasailalim sa masusing pagsasanay sa Earth. Ngunit, sa kasamaang-palad, sa ngayon ay hindi pinapayagan ng modernong siyentipikong pananaliksik ang paglikha ng gayong mga kondisyon sa laboratoryo. Sa ating planeta, hindi posible na madaig ang puwersa ng grabidad. Isa rin ito sa mga hamon sa hinaharap para sa espasyo at medikal na biology.
G-forces in space (accelerations)
Ang isa pang mahalagang salik na nakakaapekto sa katawan ng tao sa kalawakan ay ang acceleration, o sobrang karga. Ang kakanyahan ng mga salik na ito ay nabawasan sa isang hindi pantay na muling pamamahagi ng pagkarga sa katawan sa panahon ng malakas na high-speed na paggalaw sa kalawakan. Mayroong dalawang pangunahing uri ng acceleration:
- short-term;
- mahaba.
Tulad ng ipinapakita ng biomedical studies, ang parehong acceleration ay napakahalaga sa pag-impluwensya sa physiological state ng katawan ng astronaut.
Kaya, halimbawa, sa ilalim ng pagkilos ng mga panandaliang acceleration (tumatagal sila ng mas mababa sa 1 segundo), ang mga hindi maibabalik na pagbabago ay maaaring mangyari sa katawan sa antas ng molekular. Gayundin, kung ang mga organo ay hindi sinanay, sapat na mahina, may panganib na masira ang kanilang mga lamad. Ang ganitong mga impluwensya ay maaaring isagawa sa panahon ng paghihiwalay ng kapsula sa astronaut sa kalawakan, sa panahon ng kanyang pagbuga.o kapag naglapag ng barko sa mga orbit.
Samakatuwid, napakahalaga na sumailalim ang mga astronaut sa masusing medikal na pagsusuri at ilang pisikal na pagsasanay bago lumipad sa kalawakan.
Nangyayari ang long-acting acceleration sa panahon ng paglulunsad at paglapag ng isang rocket, gayundin sa paglipad sa ilang spatial na lugar sa kalawakan. Ang epekto ng naturang mga acceleration sa katawan, ayon sa data na ibinigay ng siyentipikong medikal na pananaliksik, ay ang mga sumusunod:
- tibok ng puso at pulso;
- napabilis ang paghinga;
- may paglitaw ng pagduduwal at panghihina, maputlang balat;
- naghihirap ang paningin, lumilitaw ang isang pula o itim na pelikula sa harap ng mga mata;
- maaaring makaramdam ng pananakit sa mga kasukasuan, paa;
- bumaba ang tono ng tissue ng kalamnan;
- mga pagbabago sa regulasyon sa neuromoral;
- nagiiba ang palitan ng gas sa baga at sa katawan sa kabuuan;
- maaaring magdulot ng pagpapawis.
Pinipilit ng
G-forces at weightlessness ang mga medikal na siyentipiko na gumawa ng iba't ibang paraan. nagbibigay-daan sa pag-adapt, sanayin ang mga astronaut upang makayanan nila ang pagkilos ng mga salik na ito nang walang kahihinatnan sa kalusugan at walang pagkawala ng kahusayan.
Ang isa sa mga pinakaepektibong paraan upang sanayin ang mga astronaut na magpabilis ay ang centrifuge apparatus. Nasa loob nito na maaari mong obserbahan ang lahat ng mga pagbabago na nangyayari sa katawan sa ilalim ng pagkilos ng labis na karga. Nagbibigay-daan din ito sa iyong magsanay at umangkop sa impluwensya ng salik na ito.
Paglipad sa kalawakan at gamot
Ang mga flight sa kalawakan ay tiyak na may napakalaking epekto sa kalusugan ng mga tao, lalo na sa mga hindi sanay o may mga malalang sakit. Samakatuwid, ang isang mahalagang aspeto ay ang medikal na pananaliksik ng lahat ng mga subtleties ng paglipad, ang lahat ng mga reaksyon ng katawan sa pinaka-magkakaibang at hindi kapani-paniwalang mga epekto ng extraterrestrial forces.
Ang paglipad sa kawalan ng timbang ay pinipilit ang modernong medisina at biology na mag-imbento at magbalangkas (kasabay ng pagpapatupad, siyempre) ng isang hanay ng mga hakbang upang mabigyan ang mga astronaut ng normal na nutrisyon, pahinga, suplay ng oxygen, kapasidad sa trabaho at iba pa.
Bukod dito, ang gamot ay idinisenyo upang magbigay ng disenteng tulong sa mga cosmonaut sakaling magkaroon ng hindi inaasahang, mga emergency na sitwasyon, pati na rin ang proteksyon mula sa mga epekto ng hindi kilalang puwersa ng ibang mga planeta at espasyo. Ito ay medyo mahirap, nangangailangan ito ng maraming oras at pagsisikap, isang malaking teoretikal na base, ang paggamit lamang ng mga pinakabagong modernong kagamitan at gamot.
Bukod dito, ang medisina, kasama ng physics at biology, ay may tungkuling protektahan ang mga astronaut mula sa mga pisikal na salik ng mga kondisyon sa kalawakan, gaya ng:
- temperatura;
- radiation;
- pressure;
- meteorite.
Samakatuwid, ang pag-aaral ng lahat ng mga salik at tampok na ito ay napakahalaga.
Mga paraan ng pananaliksik sa biology
Space biology, tulad ng iba pang biological science, ay may isang tiyak na hanay ng mga pamamaraan na nagpapahintulot sa pagsasagawa ng pananaliksik, pag-iipon ng teoretikal na materyal at pagkumpirma nito sa mga praktikal na konklusyon. Ang mga pamamaraang ito sa paglipas ng panahonnananatiling hindi nagbabago, na-update at na-moderno alinsunod sa kasalukuyang panahon. Gayunpaman, ang mga makasaysayang itinatag na pamamaraan ng biology ay nananatiling may kaugnayan hanggang sa araw na ito. Kabilang dito ang:
- Pagmamasid.
- Eksperimento.
- Pagsusuri sa kasaysayan.
- Paglalarawan.
- Paghahambing.
Ang mga pamamaraang ito ng biolohikal na pananaliksik ay basic, may kaugnayan sa anumang oras. Ngunit may ilang iba pa na lumitaw sa pag-unlad ng agham at teknolohiya, electronic physics at molecular biology. Ang mga ito ay tinatawag na moderno at gumaganap ng pinakamalaking papel sa pag-aaral ng lahat ng biological-chemical, medical at physiological na proseso.
Mga modernong pamamaraan
- Mga pamamaraan ng genetic engineering at bioinformatics. Kabilang dito ang agrobacterial at ballistic transformation, PCR (polymerase chain reactions). Ang papel na ginagampanan ng ganitong uri ng biological na pananaliksik, dahil sila ang nagbibigay-daan sa paghahanap ng mga opsyon para sa paglutas ng problema sa pagpapakain at pag-oxygen ng mga rocket launcher at cabin para sa kaginhawahan ng mga astronaut.
- Mga pamamaraan ng kimika ng protina at histochemistry. Pahintulutan na kontrolin ang mga protina at enzyme sa mga buhay na sistema.
- Paggamit ng fluorescence microscopy, super-resolution na microscopy.
- Ang paggamit ng molecular biology at biochemistry at ang kanilang mga pamamaraan sa pananaliksik.
- Biotelemetry ay isang paraan na resulta ng kumbinasyon ng trabaho ng mga inhinyero at doktor sa biyolohikal na batayan. Ito ay nagpapahintulot sa iyo na kontrolin ang lahat ng physiologically mahalagang mga function ng trabaho.organismo sa malayo gamit ang mga channel ng komunikasyon sa radyo ng katawan ng tao at isang computer recorder. Ginagamit ng space biology ang pamamaraang ito bilang batayan para sa pagsubaybay sa mga epekto ng mga kondisyon sa kalawakan sa mga organismo ng mga astronaut.
- Biological na indikasyon ng interplanetary space. Isang napakahalagang paraan ng space biology, na ginagawang posible upang masuri ang interplanetary states ng kapaligiran, upang makakuha ng impormasyon tungkol sa mga katangian ng iba't ibang mga planeta. Ang batayan dito ay ang paggamit ng mga hayop na may mga built-in na sensor. Ito ay mga pang-eksperimentong hayop (mga daga, aso, unggoy) na kumukuha ng impormasyon mula sa mga orbit, na ginagamit ng mga terrestrial scientist para sa pagsusuri at mga konklusyon.
Ang
Ang mga modernong pamamaraan ng biological research ay nagbibigay-daan sa paglutas ng mga advanced na problema hindi lamang sa space biology, kundi pati na rin sa mga unibersal.
Mga problema ng space biology
Lahat ng nakalistang pamamaraan ng biomedical na pananaliksik, sa kasamaang-palad, ay hindi pa nakakalutas ng lahat ng problema ng space biology. Mayroong ilang mga paksang isyu na nananatiling apurahan hanggang ngayon. Tingnan natin ang mga pangunahing hamon na kinakaharap ng space medicine at biology.
- Pagpipili ng mga sinanay na tauhan para sa paglipad sa kalawakan, na ang kalagayang pangkalusugan ay maaaring matugunan ang lahat ng mga kinakailangan ng mga doktor (kabilang ang pagpayag sa mga astronaut na makayanan ang mahigpit na pagsasanay at pagsasanay para sa mga flight).
- Disenteng antas ng pagsasanay at supply ng lahat ng kailangan para sa mga working space crew.
- Pagtitiyak ng kaligtasan sa lahat ng aspeto (kabilang ang mula sa hindi alam o dayuhang salik ng impluwensyamula sa ibang mga planeta) gumaganang mga barko at istruktura ng sasakyang panghimpapawid.
- Psycho-physiological rehabilitation ng mga astronaut sa pagbabalik sa Earth.
- Pagbuo ng mga paraan para protektahan ang mga astronaut at spacecraft mula sa radiation.
- Pagtitiyak ng normal na kondisyon ng pamumuhay sa mga cabin habang lumilipad sa kalawakan.
- Pag-unlad at aplikasyon ng advanced na teknolohiya ng computer sa gamot sa kalawakan.
- Introduction ng space telemedicine at biotechnology. Gamit ang mga pamamaraan ng mga agham na ito.
- Solusyon ng mga medikal at biological na problema para sa komportableng paglipad ng mga astronaut sa Mars at iba pang mga planeta.
- Synthesis ng mga pharmacological agent na lulutasin ang problema ng supply ng oxygen sa kalawakan.
Binuo, pinahusay at kumplikado sa mga pamamaraan ng aplikasyon ng biomedical na pananaliksik ay tiyak na malulutas ang lahat ng mga gawain at umiiral na mga problema. Gayunpaman, kung kailan ito magiging mahirap at medyo hindi mahulaan na tanong.
Dapat tandaan na hindi lamang ang mga siyentipikong Ruso, kundi pati na rin ang Academic Council ng lahat ng mga bansa sa mundo ay humaharap sa lahat ng mga isyung ito. At ito ay isang malaking plus. Pagkatapos ng lahat, ang magkasanib na pagsasaliksik at mga paghahanap ay magbibigay ng hindi katimbang na mas malaki at mas mabilis na positibong resulta. Ang malapit na pandaigdigang kooperasyon sa paglutas ng mga problema sa kalawakan ang susi sa tagumpay sa paggalugad ng extraterrestrial space.
Mga modernong tagumpay
Maraming ganoong tagumpay. Pagkatapos ng lahat, ang masinsinang trabaho ay isinasagawa araw-araw, masinsinan at maingat, na nagpapahintulot sa iyo na makahanap ng higit pa at higit pamateryales, gumawa ng mga konklusyon at bumuo ng mga hypotheses.
Isa sa pinakamahalagang pagtuklas ng ika-21 siglo sa kosmolohiya ay ang pagtuklas ng tubig sa Mars. Kaagad itong nagbunga ng dose-dosenang mga hypotheses tungkol sa presensya o kawalan ng buhay sa planeta, tungkol sa posibilidad ng resettlement ng mga earthling sa Mars, at iba pa.
Ang isa pang natuklasan ay natukoy ng mga siyentipiko ang mga limitasyon sa edad kung saan ang isang tao ay maaaring nasa kalawakan nang komportable at walang malubhang kahihinatnan hangga't maaari. Ang edad na ito ay nagsisimula sa 45 taon at nagtatapos sa humigit-kumulang 55-60 taon. Ang mga kabataang pumapasok sa kalawakan ay lubhang nagdurusa sa sikolohikal at pisyolohikal na paraan sa pagbabalik sa Earth, sa pag-aangkop at muling pagtatayo nang husto.
Natuklasan din ang tubig sa Buwan (2009). Natagpuan din ang Mercury at malaking halaga ng pilak sa satellite ng Earth.
Ang mga pamamaraan ng biolohikal na pananaliksik, gayundin ang mga inhinyero at pisikal na tagapagpahiwatig, ay nagbibigay-daan sa amin na kumpiyansa na maghinuha na ang mga epekto ng radiation ng ion at pagkakalantad sa kalawakan ay hindi nakakapinsala (hindi bababa sa hindi mas mapanganib kaysa sa Earth).
Napatunayan ng mga siyentipikong pag-aaral na ang mahabang pananatili sa kalawakan ay hindi nakakaapekto sa pisikal na kalusugan ng mga astronaut. Gayunpaman, nananatili ang mga sikolohikal na problema.
Nagsagawa ng mga pag-aaral na nagpapatunay na iba ang reaksyon ng matataas na halaman sa pagiging nasa kalawakan. Ang mga buto ng ilang halaman sa pag-aaral ay hindi nagpakita ng anumang genetic na pagbabago. Ang iba, sa kabaligtaran, ay nagpakita ng mga halatang deformation sa antas ng molekular.
Mga Karanasan,na isinagawa sa mga selula at tisyu ng mga nabubuhay na organismo (mga mammal) ay nagpatunay na ang espasyo ay hindi nakakaapekto sa normal na estado at paggana ng mga organ na ito.
Ang iba't ibang uri ng medikal na pag-aaral (tomography, MRI, mga pagsusuri sa dugo at ihi, cardiogram, computed tomography, at iba pa) ay humantong sa konklusyon na ang physiological, biochemical, morphological na katangian ng mga selula ng tao ay nananatiling hindi nagbabago kapag nananatili sa kalawakan hanggang 86 araw.
Sa mga kondisyon ng laboratoryo, muling ginawa ang isang artipisyal na sistema na nagbibigay-daan sa iyo na mas malapit hangga't maaari sa estado ng kawalan ng timbang at sa gayon ay pag-aralan ang lahat ng aspeto ng epekto ng estadong ito sa katawan. Dahil dito, naging posible ang pagbuo ng ilang mga hakbang sa pag-iwas upang maiwasan ang epekto ng salik na ito sa panahon ng paglipad ng tao sa zero gravity.
Ang mga resulta ng exobiology ay data na nagsasaad ng pagkakaroon ng mga organic system sa labas ng biosphere ng Earth. Sa ngayon, ang teoretikal na pagbabalangkas lamang ng mga pagpapalagay na ito ay naging posible, ngunit sa lalong madaling panahon ang mga siyentipiko ay nagpaplano na makakuha din ng praktikal na ebidensya.
Salamat sa pagsasaliksik ng mga biologist, physicist, doktor, ecologist at chemist, nabunyag ang malalim na mekanismo ng epekto ng tao sa biosphere. Naging posible ito sa pamamagitan ng paglikha ng mga artipisyal na ecosystem mula sa planeta at paggamit ng parehong impluwensya sa kanila tulad ng sa Earth.
Ito ay hindi lahat ng mga nagawa ng space biology, cosmology at medisina ngayon, ngunit ang mga pangunahing lamang. Mayroong maraming potensyal, ang pagpapatupad nito ayang gawain ng mga nakalistang agham para sa hinaharap.
Buhay sa kalawakan
Ayon sa mga modernong ideya, ang buhay sa kalawakan ay maaaring umiral, dahil ang mga kamakailang pagtuklas ay nagpapatunay sa pagkakaroon sa ilang mga planeta ng mga angkop na kondisyon para sa paglitaw at pag-unlad ng buhay. Gayunpaman, ang mga opinyon ng mga iskolar sa isyung ito ay nahahati sa dalawang kategorya:
- ang buhay ay walang kahit saan kundi ang Lupa, kailanma'y hindi naroroon at hindi kailanman magiging;
- umiiral ang buhay sa malawak na kalawakan ng kalawakan, ngunit hindi pa ito natuklasan ng mga tao.
Alin sa mga hypotheses ang tama - nasa bawat indibidwal na magpasya. May sapat na katibayan at pagtanggi para sa isa at sa isa pa.
