Ciencia espacial: ¿Por qué los ratones, la cerveza y los espermatozoides son enviados a la órbita?
12 de abril de 1961 Yuri Gagarin. Se convirtió en la primera persona en la historia en volar al espacio. Unas décadas más tarde, lo increíble se volvió casi trivial: el mundo comenzó a hablar sobre el turismo espacial. Es cierto que no comenzó muy bien: en 1986, el primer turista espacial se convirtió en profesor estadounidense, Christa McAuliffe, quien murió 73 segundos después del lanzamiento del transbordador Challenger, y EE. UU. Aprobó una ley que prohíbe los vuelos al espacio para no profesionales. Pero el mundo estaba cambiando y se mejoraron las formas de garantizar la seguridad de los pasajeros.
El empresario Dennis Tito, el fundador canónico Mark Shuttleworth, el fundador de Sensors Unlimited Gregory Olsen, el fundador de Prodea Systems Anoushe Ansari, la primera mujer entre los turistas espaciales, el jefe de la Corporación de Software Intencional Charles Simony (y dos veces), el desarrollador de juegos de computadora Richard Garry, ya ha logrado visitar el ISS. y el jefe ejecutivo de Cirque du Soleil, Guy Laliberte. Además, el lanzamiento de Ilona Mask de un automóvil Tesla con un muñeco a bordo no puede dejar de impresionar, especialmente considerando la irónica referencia a las novelas "La guía del autoestopista de la galaxia" en forma del mensaje "Don't Panic" en el sistema multimedia.
Todo esto, sin embargo, no significa que la humanidad haya subyugado al cosmos. Todavía tenemos muchas tareas, como planes para la colonización de Marte. Y ahora, los científicos no pierden la oportunidad de usar el espacio para sus propios fines. La Estación Espacial Internacional es un laboratorio en órbita donde se pueden realizar experimentos únicos. Esto podría ser potencialmente útil tanto para los astronautas como para los futuros habitantes de Marte, cuyo vuelo, como resultó, es el doble de peligroso de lo que todos pensaban. Pero hasta ahora permite al menos obtener datos para descubrimientos científicos, incluso médicos.
Gemelos astronautas y alteración del genoma.
Scott y Mark Kelly son los únicos cosmonautas absolutamente idénticos en el mundo (son gemelos idénticos). Al menos, eso fue hasta que Scott pasó casi un año en condiciones de ingravidez. Por lo general, los astronautas "viven" en la ISS durante no más de seis meses, pero Scott Kelly fue enviado intencionalmente a la estación por un período más largo, de modo que los cambios en su cuerpo serían más notorios. Después de regresar, los investigadores compararon su desempeño con su hermano: resultó que la altura de Scott aumentó en casi cinco centímetros. Además, su peso corporal ha disminuido, el microbioma (un conjunto de microorganismos) del intestino ha cambiado casi por completo, y el genoma, según un análisis preliminar, ha sufrido algunos cambios.
Todo esto permitió a los expertos de la NASA afirmar que el entorno espacial activó en el cuerpo de Scott Kelly un grupo de genes "cósmicos" que afectaban la inmunidad, las características del tejido óseo, la vista, la audición y otros indicadores. A pesar del hecho de que la mayoría de los cambios (por ejemplo, el crecimiento) después de algún tiempo volvieron al punto de partida, alrededor del 7% de los genes se fijaron en el nuevo estado. Los científicos creen que la causa de lo que está sucediendo debería buscarse en el "estrés cósmico": el impacto en el cuerpo de un entorno atípico, que el cuerpo percibe como una amenaza, respondiendo a él en consecuencia.
El entorno espacial activó en el cuerpo de Scott Kelly un grupo de genes "cósmicos" que afectaban la inmunidad, las características del tejido óseo, la visión y la audición.
Por cierto, en estudios anteriores se observó que los vuelos al espacio afectan de manera especial al cerebro, haciéndolo más neuroplástico. Según un experimento realizado en la Universidad de Michigan, la cantidad de materia gris en los astronautas disminuyó en algunas áreas, mientras que en otras se necesitaban más en este momento, por ejemplo, en las zonas responsables del movimiento de las extremidades inferiores, aumentó.
Al mismo tiempo, un equipo de científicos de la Universidad de Florida descubrió que los astronautas tenían un mayor riesgo de problemas cardíacos cuando viajaban a la Luna: según los datos obtenidos de los participantes de Apollo desde 1961 a 1972, encontraron que la radiación cósmica causa aproximadamente Cinco veces más daño al corazón y los vasos de los astronautas "lunares" en comparación con los astronautas que nunca volaron a la luna.
Pinky y cerebro: ratones en el espacio
El estado del hígado se ve afectado negativamente no solo por el alcohol y los alimentos grasos, sino también por los vuelos al espacio. Esta conclusión fue hecha en 2011 por investigadores de la Universidad de Colorado, quienes primero enviaron a los roedores al espacio por casi dos semanas (o más precisamente, trece días y medio), y luego observaron cómo sus órganos cambiaron después de este inusual viaje. El análisis de los datos mostró que los principales problemas estaban asociados con el hígado: los animales encontraron los signos iniciales de enfermedad grasa no alcohólica. Es bastante difícil establecer la causa exacta en tales experimentos, pero los científicos han sugerido que el vuelo desencadenó procesos que provocan el desarrollo de fibrosis (proliferación de tejido conectivo).
Con respecto a los ratones de laboratorio, su viaje al espacio para la ciencia moderna se encuentra entre los más importantes. Los experimentos con roedores no se pueden replicar en seres humanos por razones éticas, pero ayudan a comprender si el cuerpo humano puede hacer frente a los efectos de una radiación cósmica potente y de larga duración que puede causar mutaciones, por ejemplo, que conducen a tumores malignos. No solo los ratones adultos se envían a la EEI, sino también los embriones de ratón congelados. Después de regresar a la Tierra, se introducen en los organismos de madres sustitutas de ratones y, en las condiciones tradicionales, observan el crecimiento y desarrollo de los ratones.
A mediados del año pasado, los científicos de California anunciaron su intención de enviar cuarenta ratones a la ISS a la vez para probar una nueva vacuna contra la osteoporosis. Un medicamento experimental desarrollado sobre la base de la proteína ósea NELL-1 debería proteger el tejido óseo de los osteoclastos, las células que lo destruyen. Desde hace cincuenta años se sabe que las personas pierden un promedio de 0.5% de tejido óseo cada año. Sin embargo, en condiciones de ingravidez, este proceso se acelera. Si las pruebas tienen éxito, la vacuna ayudará tanto a los astronautas que se ven obligados a pasar meses en órbita, como a los "terrícolas" que se enfrentan a daños en los huesos.
Cervecería espacial
La abundancia de investigaciones sobre temas que parecen poco científicos a primera vista (por ejemplo, encontrar la razón por la que las mujeres huelen las camisas de sus parejas) ayuda a creer que la ciencia no es necesariamente aburrida. Esto es especialmente cierto cuando los científicos se unen a entusiastas de la gastronomía o, en este caso, alcohólicos. En 2017, la empresa cervecera checa Budweiser anunció que pronto enviaría semillas de cebada a la EEI. Por que Para convertirse en el primero en comenzar a elaborar cerveza justo en el espacio.
Por supuesto, los cerveceros no podrían haber hecho solo por su cuenta. Unieron fuerzas con el Centro para el Avance de la Ciencia Espacial, el gerente del laboratorio estadounidense de la EEI y la empresa privada Space Tango. Se planea enviar veinte semillas de cebada a la estación espacial, que participará en al menos dos experimentos: el primero estudiará el comportamiento de las semillas en condiciones de microgravedad (es decir, la gravedad dentro de la nave espacial, que está presente, aunque es mucho más débil que en la Tierra), El segundo es el crecimiento de la cebada en la ingravidez.
Es cierto que "pronto" en el caso de los experimentos espaciales es un concepto suelto. Aún no está claro si la idea de los propietarios de Budweiser se hará realidad. El problema es que las semillas ya deberían haber sido entregadas a la ISS: el cohete SpaceX CRS-13 con ellas a bordo planeado para comenzar el 4 de diciembre de 2017, luego el 8 o 12 de diciembre, pero el lanzamiento se pospuso todo el tiempo. Aún no se ha informado sobre este tema, por lo que es poco probable que la cerveza cósmica comience a cocinar este año.
Comida por las reglas y sin
Una dieta completa y equilibrada es uno de los problemas más importantes para los astronautas durante los vuelos largos. Por supuesto, puedes confiar en los conocidos "tubos", pero los científicos no se dan por vencidos al tratar de desarrollar algo lo más cercano posible a la dieta de la tierra. A bordo de la ISS, hemos logrado cultivar solo lechuga, pero trabajar en la creación de un menú más diverso no se detiene en un minuto.
Recientemente, un equipo de investigación en la estación alemana Neumayer III en la Antártida, usando hidropónicos, logró cultivar no solo lechuga, sino también rábanos y pepinos sin luz ni tierra. E incluso si la Antártida no es del todo el espacio, las duras condiciones climáticas hacen posible desarrollar tecnologías para el cultivo de hortalizas (y en el futuro, frutas) que serán aplicables a la ISS.
En lo que se refiere a la carne, Memphis Meats ha logrado cierto éxito en esto, ha “crecido” en el laboratorio de albóndigas, que en sabor no cede a las tradicionales.
En cuanto a la carne, Memphis Meats, que había “crecido” en el laboratorio de albóndigas, logró cierto éxito en este sentido, de ninguna manera inferior a los tradicionales. Los representantes de la compañía confían en que la introducción de sus productos en la dieta espacial puede ocurrir en los próximos cinco años. Por otro lado, durante este tiempo en Space10, el centro de innovación y el laboratorio especial de IKEA, pueden descubrir cómo recrear su comida rápida del futuro en gravedad cero, incluidos los perros calientes de espirulina (alga azul-verde) y las albóndigas de lombrices, por lo que Memphis Meats no vale la pena. para relajarse
Un equipo de científicos de la Universidad de Pensilvania también puede competir por el derecho de alimentar a los astronautas. Han descubierto cómo convertir los desperdicios en alimentos. En el proceso de procesamiento de desechos en un sistema cerrado especial, lograron obtener un cultivo de Methylococcus capsulatus, 52% compuesto de proteínas y 36% de grasa, que puede ser útil tanto en vuelos largos como en futuros intentos de colonizar otros planetas.
Mutaciones cósmicas y resistencia terrestre.
¿Por qué enviar colonias de estafilococos de colonias a la EEI? La respuesta a la pregunta no parece obvia, pero el jefe de Nanobiosym Anita Goelle, quien le preguntó a la NASA sobre eso, lo sabe con seguridad. Los "pasajeros" peligrosos se fueron al espacio el 18 de febrero de 2017, y el objetivo de la campaña fue estudiar los mecanismos de mutación de estas bacterias y, como resultado, obtener información que ayude al desarrollo de medicamentos en la Tierra.
Es importante que Staphylococcus aureus sea resistente a muchos antibióticos y puede causar sepsis, infecciones de la sangre y neumonía. En estudios anteriores, los hongos crecieron más rápido bajo la microgravedad, y Goelle sugirió que esto podría suceder con las bacterias que mutan más rápidamente. Se supone que las mutaciones con las que aún no estamos familiarizados pueden aparecer, y esto nos permitirá comenzar a trabajar con medicamentos adecuados, mientras que su necesidad aún no ha surgido, suena al menos alentadora.
El sexo y el nacimiento de los niños en Marte.
Si tomamos la charla sobre la colonización de Marte como algo real, surge una pregunta muy importante: ¿qué hacer con la reproducción? Es muy importante tener en cuenta el efecto sobre las células germinales de la radiación solar, que es cien veces más fuerte en el espacio que en la Tierra. Otro factor importante es la microgravedad, que, como se mencionó en 1988, puede acelerar el movimiento de los espermatozoides. Sin embargo, hace treinta años, los investigadores no pudieron establecer si esto afecta el proceso de fertilización.
Todo cambió en 2017, cuando los científicos japoneses enviaron muestras de esperma congeladas de ratones que se almacenaron en la EEI durante nueve meses en el espacio. Cuando se devolvieron al suelo, se descongelaron y luego se utilizaron para la fertilización, resultó que el daño, aunque era, era mínimo. Como resultado, nueve ratones "espaciales" aparecieron al mismo tiempo, bastante normales, sin anomalías en el genoma o en el desarrollo, que a su vez eran capaces de fertilizar y dieron descendencia completa.
Este experimento permitió decir que el cosmos es bastante adecuado para el medio de fertilización. Otra cosa es que los ratones nacieron en la Tierra y los espermatozoides se almacenaron en la ISS por no mucho tiempo, y si estas condiciones cambian, la modificación del genoma puede ser más significativa. Según los investigadores, planean comprobar esto tan pronto como se presente la oportunidad.
Fotos:NASA (1, 2, 3)
