Weltraumwissenschaft: Warum Mäuse, Bier und Spermien in den Orbit geschickt werden

12. April 1961 Yuri Gagarin Er war der erste Mensch in der Geschichte, der in den Weltraum flog. Einige Jahrzehnte später wurde das Unglaubliche fast trivial - die Welt fing an, über den Weltraumtourismus zu sprechen. Es begann zwar nicht sehr reibungslos: 1986 wurde der erste Weltraumtourist, um eine amerikanische Lehrerin zu werden, Christa McAuliffe, die 73 Sekunden nach dem Start des Challenger-Shuttles verstarb, und die USA verhängten ein Gesetz, wonach Flüge in den Weltraum für Nichtfachleute verboten wurden. Aber die Welt veränderte sich und die Möglichkeiten, die Sicherheit der Passagiere zu gewährleisten, wurden verbessert.

Der Geschäftsmann Dennis Tito, der Gründer von Canonical, Mark Shuttleworth, der Gründer von Sensors Unlimited, Gregory Olsen, der Gründer von Prodea Systems, Anoushe Ansari, die erste Frau unter den Weltraumtouristen, Leiter der Intentional Software Corporation, Charles Simony (und zweimal), und der Computerspielentwickler Richard Garry haben bereits die ISS besucht und Cirque du Soleil-Chef Guy Laliberte. Und Ilona Mask bringt ein Tesla-Auto mit einem Dummy an Bord, das beeindrucken kann - insbesondere angesichts des ironischen Verweises auf die Romane "Der Tramper durch die Galaxis" in Form der "Don't Panic" -Botschaft auf dem Multimedia-System.

All dies bedeutet jedoch nicht, dass die Menschheit den Kosmos unterworfen hat. Wir haben noch viele Aufgaben, z. B. Pläne zur Besiedlung des Mars. Und jetzt verpassen die Wissenschaftler nicht die Gelegenheit, den Weltraum für ihre eigenen Zwecke zu nutzen. Die Internationale Raumstation ist ein Labor im Orbit, in dem Sie einzigartige Experimente durchführen können. Dies könnte potenziell sowohl für Astronauten als auch für zukünftige Bewohner des Mars von Nutzen sein. Die Flucht, zu der, wie sich herausstellte, doppelt so gefährlich ist, wie alle dachten. Bislang können jedoch zumindest Daten für wissenschaftliche, auch medizinische, Erkenntnisse gewonnen werden.

Twin-Astronauten und Genomveränderung

Scott und Mark Kelly sind die einzigen absolut identischen Kosmonauten der Welt (sie sind identische Zwillinge). Zumindest war das so lange, bis Scott fast ein Jahr in Schwerelosigkeit verbracht hatte. Normalerweise "leben" die Astronauten nicht länger als sechs Monate auf der ISS, aber Scott Kelly wurde absichtlich für längere Zeit auf die Station geschickt - damit wären die Veränderungen in seinem Körper auffälliger. Nach seiner Rückkehr verglich der Forscher seine Leistung mit seinem Bruder: Es stellte sich heraus, dass Scott um fast fünf Zentimeter größer wurde. Darüber hinaus hat sein Körpergewicht abgenommen, das Mikrobiom (eine Reihe von Mikroorganismen) des Darms hat sich fast vollständig verändert, und das Genom hat nach einer vorläufigen Analyse einige Veränderungen erfahren.

All dies erlaubte den NASA-Experten zu erklären, dass die Weltraumumgebung im Körper von Scott Kelly eine Gruppe von "kosmischen" Genen aktivierte, die die Immunität, die Eigenschaften des Knochengewebes, das Sehvermögen, das Gehör und einige andere Indikatoren beeinflussten. Trotz der Tatsache, dass die meisten Veränderungen (zum Beispiel das Wachstum) nach einiger Zeit wieder zum Ausgangspunkt zurückkehrten, wurden etwa 7% der Gene im neuen Zustand fixiert. Die Wissenschaftler glauben, dass die Ursache für das, was geschieht, in "kosmischem Stress" gesucht werden sollte - die Auswirkungen auf den Körper einer atypischen Umgebung, die der Körper als Bedrohung wahrnimmt und entsprechend reagiert.

Die Weltraumumgebung aktivierte im Körper von Scott Kelly eine Gruppe von "kosmischen" Genen, die die Immunität, die Eigenschaften des Knochengewebes, das Sehen und das Hören beeinflussten

In früheren Studien wurde übrigens festgestellt, dass Flugbewegungen auf besondere Weise das Gehirn beeinflussen und neuroplastischer wirken. Nach einem Experiment der Universität Michigan sank die Menge an grauer Substanz in Astronauten in einigen Gebieten, während sie in anderen Bereichen, die im Moment mehr gebraucht wurden - beispielsweise in den für die Bewegung der unteren Gliedmaßen verantwortlichen Zonen - zunahm.

Zur gleichen Zeit fand ein Team von Wissenschaftlern der University of Florida heraus, dass Astronauten ein höheres Risiko für Herzprobleme hatten, als sie zum Mond fuhren. Auf der Grundlage von Daten, die von Apollo-Teilnehmern aus den Jahren 1961 bis 1972 erhalten wurden, fanden sie heraus, dass kosmische Strahlung dazu führt fünfmal mehr Schaden für das Herz und die Gefäße der "Mond" -Astronauten im Vergleich zu den Astronauten, die niemals zum Mond geflogen sind.

Pinky and Brain: Mäuse im Weltall

Der Zustand der Leber wird nicht nur von Alkohol und fettigen Lebensmitteln, sondern auch von Flügen in den Weltraum negativ beeinflusst. Diese Schlussfolgerung wurde im Jahr 2011 von Forschern der University of Colorado gemacht, die die Nagetiere zuerst für fast zwei Wochen (oder genauer dreizehneinhalb Tage) in den Weltraum schickten und dann schauten, wie sich ihre Organe nach dieser ungewöhnlichen Reise veränderten. Die Analyse der Daten zeigte, dass die Hauptprobleme mit der Leber verbunden waren: Die Tiere fanden die ersten Anzeichen einer nichtalkoholischen Fetterkrankung. Es ist ziemlich schwierig, die genaue Ursache in solchen Experimenten festzustellen, aber Wissenschaftler haben vorgeschlagen, dass der Flug Prozesse ausgelöst hat, die die Entwicklung von Fibrose (Vermehrung des Bindegewebes) auslösen.

In Bezug auf Labormäuse - ihre Reise in den Weltraum für die moderne Wissenschaft zählt zu den wichtigsten. Experimente an Nagetieren können aus ethischen Gründen beim Menschen nicht repliziert werden - sie helfen jedoch zu verstehen, ob der menschliche Körper mit den Auswirkungen einer langanhaltenden starken kosmischen Strahlung fertig werden kann, die Mutationen hervorrufen kann, die beispielsweise zu bösartigen Tumoren führen können. Nicht nur erwachsene Mäuse werden zur ISS geschickt, sondern auch gefrorene Mäuseembryos. Nach der Rückkehr zur Erde werden sie in die Organismen von Leihmäusemüttern eingeführt und beobachten unter traditionellen Bedingungen das Wachstum und die Entwicklung von Mäusen.

Mitte letzten Jahres gaben kalifornische Wissenschaftler ihre Absicht bekannt, gleich vierzig Mäuse auf die ISS zu schicken, um einen neuen Osteoporose-Impfstoff zu testen. Ein experimentelles Medikament, das auf Basis des Knochenproteins NELL-1 entwickelt wurde, sollte das Knochengewebe vor Osteoklasten schützen - den Zellen, die es zerstören. Es ist seit langem bekannt, dass Menschen nach fünfzig Jahren jedes Jahr durchschnittlich 0,5% des Knochengewebes verlieren. Unter schwersten Bedingungen wird dieser Prozess jedoch beschleunigt. Wenn die Tests erfolgreich sind, hilft der Impfstoff sowohl Astronauten, die Monate im Orbit verbringen müssen, als auch "Erdlingen", die mit Knochenschäden konfrontiert sind.

Raumbrauerei

Die Fülle von Forschungsarbeiten zu Themen, die auf den ersten Blick unwissenschaftlich erscheinen (zum Beispiel den Grund finden, warum Frauen an den Hemden ihrer Partner schnüffeln), lässt vermuten, dass Wissenschaft nicht unbedingt langweilig ist. Dies gilt insbesondere, wenn sich Wissenschaftler mit gastronomischen - oder in diesem Fall alkoholischen - Enthusiasten zusammenschließen. 2017 gab das tschechische Brauunternehmen Budweiser bekannt, dass es bald Gerstensamen an die ISS schicken wird. Warum? Um der erste zu sein, der direkt im Weltall Bier brauen kann.

Die Brauer hätten das natürlich nicht alleine tun können. Sie schlossen sich mit dem Zentrum für die Förderung der Weltraumforschung, dem Leiter des amerikanischen Labors der ISS, und der privaten Firma Space Tango zusammen. Geplant sind zwanzig Gerstensamen zur Raumstation, an der mindestens zwei Experimente teilnehmen sollen: Der erste untersucht das Verhalten von Saatgut unter Bedingungen der Schwerelosigkeit (d. H. Der Schwerkraft innerhalb des Raumfahrzeugs, das zwar viel schwächer ist als auf der Erde), das zweite ist das Wachstum der Gerste in der Schwerelosigkeit.

Zwar ist "bald" bei Weltraumexperimenten ein loses Konzept. Es ist noch nicht klar, ob die Idee der Budweiser-Besitzer in Erfüllung gehen wird. Das Problem ist, dass das Saatgut bereits an die ISS geliefert worden sein sollte: Die SpaceX CRS-13-Rakete mit ihnen an Bord hatte geplant, am 4. Dezember 2017 und dann am 8. oder 12. Dezember zu starten, der Start wurde jedoch ständig verschoben. Über diesbezügliche Informationen wurde noch nicht berichtet, so dass kosmisches Bier in diesem Jahr wahrscheinlich nicht mit dem Kochen beginnen wird.

Essen nach den Regeln und ohne

Eine ausgewogene und ausgewogene Ernährung ist für Astronauten bei langen Flügen eines der wichtigsten Probleme. Natürlich können Sie sich auf die bekannten "Schläuche" verlassen, aber die Wissenschaftler geben nicht auf, etwas zu entwickeln, das der Ernährung der Erde so nahe wie möglich kommt. An Bord der ISS haben wir es geschafft, nur Salat anzubauen, aber die Erstellung eines abwechslungsreicheren Menüs hört nicht für eine Minute auf.

Vor kurzem gelang es einem Forscherteam in der deutschen Neumayer-Station III in der Antarktis, das Hydrokulturen verwendet, nicht nur Salat, sondern auch Radieschen und Gurken ohne Licht und Boden anzubauen. Und selbst wenn die Antarktis nicht so weit vom Weltall entfernt ist, ermöglichen die rauen klimatischen Bedingungen die Entwicklung von Technologien für den Anbau von Gemüse (und zukünftig von Früchten), die auf die ISS anwendbar sind.

Was Fleisch anbelangt, so hat Memphis Meats einige Erfolge erzielt, es ist im Fleischbällchenlabor „gewachsen“, das im Geschmack nicht traditionell ist

Was Fleisch anbelangt, so wurde dies mit Memphis Meats, die im Fleischbällchenlabor "gewachsen" waren, im Geschmack etwas geschafft, das den traditionellen in keiner Weise unterlegen war. Vertreter des Unternehmens sind zuversichtlich, dass die Einführung ihrer Produkte in die Weltraumdiät in den nächsten fünf Jahren erfolgen kann. Auf der anderen Seite können sie während dieser Zeit in Space10, dem Innovationszentrum und dem IKEA-Speziallabor, herausfinden, wie sie ihr schnelles Essen in der Schwerelosigkeit, einschließlich Hot Dogs aus Spirulina (blau-grüne Alge) und Wurmfleischbällchen, nachbauen können. Memphis Meats lohnt sich also nicht um sich zu entspannen.

Ein Team von Wissenschaftlern der University of Pennsylvania kann sich auch um das Recht zur Verfütterung von Astronauten bewerben. Sie haben herausgefunden, wie Abfall in Lebensmittel umgewandelt wird. Bei der Verarbeitung von Abfällen in einem speziellen geschlossenen System gelang es ihnen, eine Kultur von Methylococcus capsulatus zu erhalten, die zu 52% aus Proteinen und zu 36% aus Fett bestand. Dies kann sowohl bei langen Flügen als auch bei zukünftigen Versuchen zur Besiedlung anderer Planeten nützlich sein.

Kosmische Mutationen und terrestrischer Widerstand

Warum Kolonien der Kolonie Staphylococcus an die ISS schicken? Die Antwort auf die Frage scheint nicht offensichtlich zu sein, aber der Leiter von Nanobiosym Anita Goelle, der die NASA danach gefragt hat, weiß es genau. Gefährliche "Passagiere" gingen am 18. Februar 2017 in den Weltraum. Ziel der Kampagne war es, die Mechanismen der Mutationen dieser Bakterien zu untersuchen und als Ergebnis Informationen zu erhalten, die zur Entwicklung von Medikamenten auf der Erde beitragen.

Es ist wichtig, dass Staphylococcus aureus gegen viele Antibiotika resistent ist und Sepsis, Blutinfektionen und Lungenentzündung verursachen kann. In früheren Studien wuchsen Pilze unter der Schwerelosigkeit schneller, und Goelle vermutete, dass dies mit Bakterien geschehen könnte, die schneller mutieren. Es wird davon ausgegangen, dass Mutationen auftreten können, mit denen wir noch nicht vertraut sind. Dies wird es uns ermöglichen, an geeigneten Medikamenten zu arbeiten, solange deren Bedarf noch nicht besteht - klingt zumindest ermutigend.

Sex und die Geburt von Kindern auf dem Mars

Wenn wir die Rede von der Besiedlung des Mars als etwas Reales betrachten, stellt sich eine sehr wichtige Frage: Was ist mit der Reproduktion zu tun? Es ist sehr wichtig, die Wirkung der Sonnenstrahlung auf Keimzellen zu berücksichtigen, die im Weltraum hundertmal stärker ist als auf der Erde. Ein weiterer wichtiger Faktor ist die Schwerelosigkeit, die, wie bereits erwähnt, 1988 die Spermienbewegung beschleunigen kann. Vor dreißig Jahren konnten die Forscher jedoch nicht feststellen, ob dies den Befruchtungsprozess beeinflusst.

Alles änderte sich im Jahr 2017, als japanische Wissenschaftler gefrorene Samenzellenproben, die neun Monate auf der ISS gelagert waren, ins All schickten. Als sie wieder auf den Boden gebracht, aufgetaut und dann zur Düngung verwendet wurden, stellte sich heraus, dass der Schaden, obwohl er vorhanden war, minimal war. Als Ergebnis erschienen neun "Weltraum" -Mäuse gleichzeitig - ganz normal, ohne Anomalien im Genom oder in der Entwicklung, die selbst befruchtungsfähig waren und einen vollwertigen Nachwuchs gaben.

Dieses Experiment erlaubte zu sagen, dass der Kosmos für die Befruchtungsumgebung durchaus geeignet ist. Eine andere Sache ist, dass Mäuse auf der Erde geboren wurden und Spermatozoen nicht zu lange auf der ISS gespeichert waren - und wenn sich diese Bedingungen ändern, kann die Genomveränderung signifikanter werden. Den Forschern zufolge planen sie dies zu prüfen, sobald sich die Gelegenheit bietet.

Fotos:NASA (1, 2, 3)