О чем наука космическая биология
КОСМИЧЕСКАЯ БИОЛОГИЯ
КОСМИЧЕСКАЯ БИОЛОГИЯ — комплекс наук, изучающих особенности жизнедеятельности биол, объектов в условиях космического пространства и при полетах в космических аппаратах (космическая физиология, экобиология), принципы построения систем жизнеобеспечения членов экипажей космических кораблей; в задачу К. б. входит также поиск внеземных форм жизни (экзобиология). Являясь комплексом преимущественно биол, наук, К. б. неразрывно связана с авиационной и космической медициной (см. Авиационная медицина, Медицина космическая). В К. б. применяют методы и достижения астрономии, астрофизики, геологии, геохимии, геофизики, физики, радиоэлектроники, математики и многих других наук.
Космическое пространство представляет собой среду, резко отличную по своим характеристикам от той, в к-рой обитают живые организмы в пределах биосферы Земли (см. Биология, Жизнь). Ничтожная плотность вещества, отсутствие кислорода, наличие интенсивного космического излучения, своеобразие теплового режима — все это исключает возможность жизнедеятельности незащищенных земных форм жизни в свободном космическом пространстве. Своеобразны и условия полетов на космических аппаратах, поскольку они связаны с воздействием ускорений (см.), вибрации (см.), шума (см.) и динамической невесомости (см.).
Выяснение особенностей реакций живых организмов при воздействии экстремальных факторов космического пространства, пределов устойчивости и переносимости этих факторов позволяют решать практические задачи по обеспечению полетов человека (см. Жизнеобеспечение).
Исследования в области К. б. были начаты в СССР в 1935 г. первоначально на воздушных шарах, а начиная с 1949 г. с помощью ракет. На первых этапах использовались приспособленные для биол, опытов геофизические ракеты, запускаемые на высоты от 100 до 450 км. Исследования проводились на различных биол, объектах (мыши, крысы, кролики, собаки и др.). Был получен обширный экспериментальный материал, характеризующий реакции различных физиол, систем животных в ответ на воздействие факторов суборбитального полета (продолжительность динамической невесомости при этих полетах составляла от 4 до 8 мин.).
Орбитальным полетом собаки Лайки (3 ноября 1957 г.) было положено начало биол, исследованиям на искусственных спутниках Земли, что стало доминирующим направлением исследований в области К. б. Биол, спутники оборудовались аппаратурой, необходимой для обеспечения жизнедеятельности различных живых организмов, а также измерительными приборами для проведения научных исследований и системой передачи информации в ходе полета на Землю (см. Биотелеметрия). В соответствии с реализацией программы исследований и освоения космического пространства биол, исследования проводились практически во всех пилотируемых полетах, включая орбитальные станции типа «Салют» и «Скайлэб», на специализированных биол, спутниках серии «Космос» (СССР) и «Биос» (США), а также при совместных международных полетах, проводимых в рамках программы «Интеркосмос». Ряд биол, опытов был проведен на автоматических космических аппаратах, напр, типа «Зонд» и др.
Помимо расширения исследований в реальных условиях космического полета, проводились исследования в наземных лабораториях с моделированием воздействия на живые организмы различных факторов космического полета. Использование центрифуг позволило в широком диапазоне изучать воздействие ускорений, камер пониженного и повышенного давления (барокамер) — значение и роль барометрического фактора и измененного газового состава атмосферы; установок, создающих различные виды ионизирующего излучения,— воздействие радиационного фактора и т. п.
В опытах на различных лаб. животных (мыши, крысы, морские свинки, кролики, собаки, обезьяны и др.) показано, что наиболее чувствительны к действию невесомости опорно-двигательный аппарат, система кроветворения и эндокринные органы, обеспечивающие адаптивные реакции организма. У более крупных животных (собаки, обезьяны) возникают отчетливые сдвиги со стороны сердечно-сосудистой системы и некоторых показателей обмена веществ (напр., обмен кальция). Возникающие под влиянием невесомости сдвиги, как правило, обратимы и исчезают после возвращения животных на Землю. Предполагается, что создание в космическом корабле искусственной силы тяжести может исключить неблагоприятные последствия длительного действия невесомости на организм человека в космическом полете.
Специфической проблемой К. б. является воздействие на организм космического излучения высокой интенсивности (см. Космическое излучение), к-рое, по предположению ряда ученых, может быть причиной лучевого поражения организма (см. Лучевая болезнь). Однако данных по этому вопросу недостаточно, а оценки степени риска противоречивы.
Важной является проблема ионизирующей радиации, обладающей выраженным мутагенным эффектом; особенно тщательно исследуются возможные генетические последствия ионизирующего излучения (см.), воздействию к-рого космонавты могут подвергаться при полетах на околоземных орбитах. Разрабатываются соответствующие средства защиты и профилактики.
Одной из задач К. б. является изучение биол, принципов и методов создания искусственной среды обитания в космических кораблях и станциях. Частными вопросами при решении этой проблемы являются: поиск живых организмов, перспективных для включения их в качестве звеньев (подсистем) в замкнутую экол, систему; исследование комплекса факторов среды обитания и методов, обеспечивающих оптимальную продуктивность и устойчивость популяций этих организмов; моделирование экспериментальных биоценозов и исследование их функц, характеристик и возможностей практического использования в космических полетах. Наиболее интенсивно эти исследования развиваются в СССР. Осуществлены длительные эксперименты в герметических камерах, в ходе которых потребности человека удовлетворялись за счет полной регенерации атмосферы, воды и частично пищи. При этом в качестве биол, звеньев использовались высшие растения (пшеница, рис, редис и др.), водоросли (хлорелла, спирулина и др.), различные моллюски, домашняя птица и др. Создание искусственной замкнутой экол, системы — среды обитания человека в космическом объекте — дает возможность анализа и пересмотра общебиол. значения и приемлемости традиционных земных условий жизни и способов удовлетворения основных потребностей человека. В результате могут сложиться новые критерии формирования газового состава воздушной среды и ее физ. свойств, питания, уровня и характера физической и психической активности человека и т. д.
Составной частью К. б. является экзобиология, изучающая наличие, распространение, особенности и эволюцию живой материи во Вселенной. Исследования в этой области осуществляются в двух основных направлениях: моделирование условий космической среды или каких-либо планет и исследования, осуществляемые с помощью автоматических космических аппаратов. Установлено, что по крайней мере некоторые земные микроорганизмы могут сохранять жизнедеятельность и развиваться в условиях космической среды. Что же касается наличия внеземных форм жизни (напр., на Венере, Марсе), то исследования, проведенные с помощью космических аппаратов, пока еще не дали положительных результатов. Проблемы экзобиологии тесно связаны с проблемой хим. и биол, эволюции материи во Вселенной, с проблемой происхождения жизни на Земле (см. Жизнь).
Важными для мед. практики вопросами являются изучение влияния факторов космического пространства (в частности Солнца) на биол, процессы, протекающие в биосфере Земли.
По мере становления и развития К. б. в решение различных задач вовлекались различные учреждения АН и АМН СССР, создавались отдельные проблемные лаборатории, а с 1964 г. изучением проблем К. б. стал заниматься Ин-т медико-биологических проблем М3 СССР.
За рубежом исследования в области К. б. наибольшее развитие получили во Франции, ФРГ, Японии и других странах. В США эти проблемы развиваются в научных центрах Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА), в некоторых университетах, промышленных фирмах и др.
Примечательной чертой развития исследований в области К. б. является расширение международного сотрудничества, осуществляемое Советом «Интеркосмос» АН СССР.
Первым опытом многостороннего международного сотрудничества в осуществлении биол, эксперимента в космосе явился запуск биоспутника «Космос-782» в 1975 г., в проведении работ на к-ром, помимо ученых СССР, приняли участие специалисты из Болгарии, Венгрии, Польши, Чехословакии, Румынии, Франции и США.
Подготовка специалистов по К. б. осуществляется в системе аспирантуры. В некоторых высших учебных заведениях преподается курс К. б. (МГУ, медико-биол. факультет 2-го ММИ, ЦИУ в Москве и др.).
Специалисты в области К. б. объединены гл. обр. в Секцию космической биологии и авиакосмической медицины Всесоюзного физиологического общества им. И. П. Павлова АН СССР.
За рубежом наиболее крупным объединением специалистов этого профиля является Американская авиакосмическая медицинская ассоциация.
По проблемам К. б. издаются: журнал «Космическая биология и авиакосмическая медицина» (основан в 1967 г.) и серия изданий «Проблемы космической биологии» (основана в 1962 г.). Из зарубежных изданий наиболее крупным и распространенным является журнал «Aviation Space and Environmental Medicine» (США, основан в 1930 г.).
В организации международного обмена научной информации по К. б. принимают активное участие Рабочая группа Комитета по космическим исследованиям (К ОСП АР), Комитет биоастронавтики Международной астронавтической федерации (МАФ), а также Международная академия авиационной и космической медицины (МААКМ).
Библиография: История биологии с древнейших времен до наших дней, под ред. Л. Я. Бляхера, с. 560, М., 1975; Ковалев E. Е. Радиационный риск на земле и в космосе, М., 1976, библиогр.; Космонавтика (маленькая энциклопедия), под ред. В. П. Глушко, М., 1970; Одум Ю. Основы экологии, пер. с англ., с. 629, М., 1975; Основы космической биологии и медицины, под ред. О. Г. Газенко и М. Кальвина, т. 1—3, М., 1975; Развитие биологии в СССР, под ред. Б. Е. Быховского, с. 613, М., 1967; Успехи СССР в исследовании космического пространства, под ред. А. А. Благонравова, с. 321, М., 1968; Bioastronautics data book, ed. by J. F. Parker, Washington, 1973.
Роль биологии в исследовании космоса
Дата публикации: 11.12.2019 2019-12-11
Статья просмотрена: 5617 раз
Библиографическое описание:
Зимарева, А. В. Роль биологии в исследовании космоса / А. В. Зимарева, О. В. Беляшова. — Текст : непосредственный // Юный ученый. — 2020. — № 1 (31). — С. 49-51. — URL: https://moluch.ru/young/archive/31/1812/ (дата обращения: 21.12.2021).
Мы живём в замечательное время, в 21 веке. 21 век — век развития многих наук. Сейчас не одна наука не может развиваться без знания биологии. Науки, изучающие космос, тоже не обходятся без внедрения биологии. При взаимодействии наук о космосе и науки о всем живом, возникла такая наука: «Космическая биология».
Космическая биология (Космобиология)― наука, изучающая возможности жизни в условиях космического пространства.
Основные аспекты изучения:
Например: основным фактором, влияющим на биосферу, является солнце. Солнце- главный источник энергии. Растения испльзуют энергию солнца в процессе фотосинтеза.
Внеземная жизнь-гипотетическая форма жизни, возникшая и существующая за пределами Земли. Является предметом изучения.
Космическая биология обладает определенным набором методов, позволяющих проводить исследования и накапливать материалы.
При изучении, выделяют следующие современные методы исследования:
Методы
Суть метода
1. Генная инженерия и биоинформатика.
Позволяет найти варианты решения проблем питания и насыщения кислородом ракетных установок для комфортного состояния космонавтов
2. Белковая химия и гистохимия.
Позволяет управлять белками и ферментами в живых системах
3. Флуоресцентная микроскопия.
Позволяет визуализировать многие клеточные процессы.
4. Молекулярная биология и биохимия.
Изучает строение и функции сложных выскомолекулярных соединений
Позволяет отслеживать воздействие условий космоса на организмы.
6. Биологическая индикация межпланетного пространства.
Позволяет оценить межпланетное состояние среды.
Благодаря биологическим исследованиям в области изучения влияния космических факторов на организмы, мы научились создавать комфортные условия вне нашей планеты. Выделяют три главных космических фактора:
Невесомость — самый необычный и не до конца исследованный фактор космоса. Это состояние, при котором отсутствует сила взаимодействия тела с опорой. Человек полностью теряет над собой контроль. Такое состояние начинается уже в нижних слоях космоса и сохраняется на протяжении всего космического пространства.
В состоянии невесомости в организме человека происходят следующие изменения:
Человек в состоянии невесомости может находится до 86 дней без вреда для здоровья, если будет соблюдать ряд условий:
Полеты в космос оказывают огромное влияние на состояние здоровья людей. Поэтому космические исследования заставляют биологию и медицину придумывать комплекс мер по обеспечению нормального питания,отдыха, снабжения кислородом и так далее. Кроме этого медицина должна обеспечить помощь в случае аварий или защиту от воздействий неизвестных сил других планет и пространств.
Как и во многих других сферах изучения, в Космологии есть ряд проблем, которые ученые пытаются решить.
Решением данных проблем занимаются не только ученые России, но и весь ученый совет мира.
Не смотря на огромное количество не решенных задач, в области Биокосмологии есть масса научных достижений. Самым главным открытием 21 века стало обнаружение воды на Марсе. Это открытие сразу же дало повод к выдвижению сотен гипотез: о жизни на Марсе и о возможностях переселения Землян на Марс.
Также были обнаружены вода, ртуть и серебро на Луне.
Чтобы создать комфортные условия для организмов, ученые проводили огромное количество опытов. Один из таких- опыт с плодовой мушкой- дрозофилой. Ученые отправили мух в космос на целых два месяца. За это время сменилось три поколения насекомых, два последних ничего не знали о притяжении. После приземления, часть мух проверили сразу. Остальных оставили для дальнейшего развития на Земле. Сравнив состояние организмов до полета и после, выяснилось, Что у мух произошли изменения на генном уровне: поменялась активность генов, ответственных за формирование хитиновой оболочки. Однако в течении 12 часов все показатели вернулись в норму.
Ученые сделали заключение, что человек в будущем сможет очень часто выходить на орбиту без вреда для здоровья.
Затем, проведя огромное количество опытов, ученые доказали, что полеты в космос не налагают отпечаток на состояние физического здоровья человека. Проблемы остаются в психологическом плане. Именно поэтому оптимальный возраст для полетов 45–55 лет. В этом возрасте человек может максимально комфортно и без тяжелых последствий находиться в космосе.
Благодаря современным исследованиям космоса, ученые сошлись во мнении, что жизнь в космосе может существовать. Нам стоит лишь обнаружить ее.
Космическая биология
Космическая биология (космобиология) — наука, изучающая возможности жизни в условиях космического пространства и при полётах на космических летательных аппаратах, а также принципы построения биологических систем обеспечения жизнедеятельности членов экипажей космических кораблей и станций. Рассматривает отсутствие влияния на организм силы тяжести, возможность существования организмов в вакууме и т. п.
Ксенобиология — частный вид космической биологии, занимается изучением возможности разумной жизни в космосе; название происходит от греческого «ксенос» — чужой, чужеродный.
См. также
Литература
Полезное
Смотреть что такое «Космическая биология» в других словарях:
КОСМИЧЕСКАЯ БИОЛОГИЯ — комплекс главным образом биологических наук, изучающий жизнедеятельность земных организмов в условиях космического пространства и при полетах на космических летательных аппаратах, биологические системы жизнеобеспечения на космических кораблях и… … Большой Энциклопедический словарь
КОСМИЧЕСКАЯ БИОЛОГИЯ — отрасль биологии, изучающая действие различных факторов космич. пространства на живые организмы. В задачи К. б. входит также разработка методов биол. исследований и средств обеспечения жизнедеятельности земных организмов в условиях космич. полёта … Биологический энциклопедический словарь
Космическая биология — комплекс преимущественно биологических наук, изучающих: 1) особенности жизнедеятельности земных организмов в условиях космического пространства и при полётах на космических летательных аппаратах (Космическая физиология, экофизиология и… … Большая советская энциклопедия
космическая биология — комплекс главным образом биологических наук, изучающий жизнедеятельность земных организмов в условиях космического пространства и при полётах на космических летательных аппаратах, биологические системы жизнеобеспечения на космических кораблях и… … Энциклопедический словарь
космическая биология — kosmoso biologija statusas T sritis ekologija ir aplinkotyra apibrėžtis Mokslas, tiriantis Žemės organizmų gyvybinę veiklą kosmose ir vykdantis gyvybės paiešką Visatoje. atitikmenys: angl. cosmic biology vok. kosmische Biologie, f rus.… … Ekologijos terminų aiškinamasis žodynas
КОСМИЧЕСКАЯ БИОЛОГИЯ — комплекс биологических наук, изучающих особенности жизнедеятельности земных организмов в условиях космического пространства и при полетах на космических летательных аппаратах (космическая физиология, экофизиология и экобиология); принципы… … Словарь ботанических терминов
КОСМИЧЕСКАЯ БИОЛОГИЯ — (от греч. kosmikos мировой, вселенский) комплекс биол. наук, изучающих особенности жизнедеятельности организмов в условиях космич. пространства и космич. полёта; принципы построения биол. систем обеспечения жизнедеятельности экипажей космич.… … Большой энциклопедический политехнический словарь
КОСМИЧЕСКАЯ БИОЛОГИЯ — комплекс гл. обр. биол. наук, изучающий жизнедеятельность земных организмов в условиях космич. пространства и при полётах на космич. летат. аппаратах, биол. системы жизнеобеспечения на космич. кораблях и станциях … Естествознание. Энциклопедический словарь
Биология развития — Биология развития раздел современной биологии, изучающий процессы индивидуального развития (онтогенеза) организма. При этом изучаются все этапы онтогенеза: и с момента рождения до момента смерти, и самые начальные (зародышевый и… … Википедия
Космическая экология — раздел экологии, исследующий взаимодействие живых организмов с окружающей средой в аспекте соотношения явлений жизни с космическим пространством. Космическая экология изучает взаимоотношения участников биокомплекса космического аппарата с… … Экологический словарь
Рождение новой науки / дисциплины — космической биологии по В.В. Парину
Данная статья относится к Категории: Появление новой научной дисциплины
«При полёте в космос человеку предстояло столкнуться с явлениями, необычными для «земного» существования, а потому потенциально опасными для здоровья и жизни.
До сих пор это состояние в испытаниях, проводимых на людях, удавалось получать только во время полётов на скоростных самолётах по параболической кривой Кеплера.
Однако длительность нахождения человека в условиях невесомости при таких полётах очень невелика (всего несколько десятков секунд). Кроме того, состояние невесомости возникает немедленно вслед за действием больших перегрузок. Поэтому по существу невозможно установить, что в таких опытах обусловлено действием самой невесомости и что относилось к незакончившемуся ещё действию перегрузок.
Во время космического полёта эти факторы приобретают огромную интенсивность (ускорение, космические излучения) или качественно изменяются (преобладание коротковолновых частей ультрафиолетового спектра). Необычное усиление раздражителя вызывает качественное изменение ответной реакции, переход от нормальных адаптационных сдвигов к патологическим явлениям, т.е. к болезни».
Парин В.В., Физиология человека и космос / О вероятном… О невероятном, М., «Наука», 1973 г., с. 139-140.
+ Ваши дополнительные возможности:
Изображения в статье
Изображение Pete Linforth с сайта Pixabay
Читатели VIKENT.RU
216 постов 32 подписчика
ПТЕРОЗАВРЫ, ИЗМУЧЕННЫЕ АРТРИТОМ
Когда мы видим окаменелости вымерших животных в музеях, в документальных фильмах или на картинках, мы ненароком можем задаться вопросом: как учёные поняли, что этот элемент скелета двигался или располагался так, а не иначе?
Так, например, люди думают, что у динозавров лапки были направлены ладонью вниз, но исследования палеонтологов показали, что это было не так. Подробнее по этой теме написано тут.
Примеров таких хитростей колдунов ученых можно найти множество и сегодня мы поговорим о пути по которому специалисты поняли, как птерозавры могли сгибать запястья. В одно время в научной сообществе были дискусии на счёт того, как сильно могли сгибать птерозавры свои запястья? Диапозон движения запястья вызывал много споров. Одни считали, что сустав, расположенный между проксимальной синкарпальной костью и дистальной синкарпальной костью ограничивал все движение, другие выдвигали противоположные гипотезы.
Одно из исследований, расставивших все точки на i в этом вопросе было опубликовано в 2008 году. Тогда палеонтолог Мэтью Уилкинсон с помощью 3D моделирования смог показать, что запястье могло сгибаться до 50 градусов. [1]
В пользу данной гипотезы говорит и очень любопытное исследование, опубликованое за 5 лет до статьи Уилкинсона. [2] В нём исследовался артрит у птерозавров. У некоторых птерозавров суставы были изношены до такой степени, что автор статьи их сравнил с артритом у лошадей. Это показало то, что конечности у птерозавров были очень подвижны и тут всплывают 2 вопроса.
Зачем птерозаврам нужны были такие подвижные конечности?
И как так получилось, что суставы могли быть настолько повреждены?
За счёт такой подвижности суставов птерозавры могли увеличить свою скорость. И это обстоятельство могло создать нагрузку на суставы. Также эту нагрузку могло испытывать запястье при взлёте.
Мы можем представить себе старую особь птерозавра, измученную артритом. Этому животному сложно взлетать и сложно передвигаться. Достаточно печальное зрелище, особенно для такого поражающего любое воображение животного. Впрочем вряд ли много этих существ доживали до старости.
Но не будем о грустном. Данные факты показывают, что ответы на вопросы о том, как могло двигаться то или иное животное кроются в мелочах. Где-то в следах, оставленных динозаврами, где-то в артрите у птерозавров.
И в свою очередь факт артрита у птерозавров в очередной раз показывает, что конструкция любых животных, будь то вымерших или современных неидеальна. Везде есть свои изъяны, и нет совершенных организмов, чтобы об этом не говорили отрицатели теории эволюции.
Ученые узнали чем болел самый известный неандерталец
Кости этого представителя древних людей были найдены более ста лет назад, еще в 1908 году, но до сих пор позволяют получать информацию о том, как жили и чем болели неандертальцы.
На сегодняшний день «Старик из Ла-Шапель» является самым известным представителем неандертальцев, останки которого были обнаружены в начале XX века в одной из пещер вблизи деревни Ла-Шапель-о-Сен во Франции. По традиции неандерталец получил от ученых имя географического места, где были найдены его кости. Стоит отметить, что останки сумели отлично сохраниться и представляли практически полный скелет неандертальца. Его изучение изначально дало много данных о предках людей и времени, в котором они жили, но и сейчас, спустя более сотни лет, есть возможность узнать что-то новое.
Так в 2019 году ученые установили, что «Старик из Ла-Шапель» страдал от остеоартрита позвоночника и тазобедренного сустава. Заболевание было им запущено, а кости были изношены. Но, как оказалось, не только остеоартрит мучил неандертальца. Внимательное изучение патологических изменений и их сравнение с симптомами и последствиями разных известных болезней позволило авторам исследования сделать еще один впечатляющий вывод – у «Старика из Ла-Шапель» был бруцеллез. Данное инфекционное заболевание может передаваться от животных людям в процессе непосредственного контакта либо через употребление в пищу мяса птиц и зверей, молока.
По словам Мартина Хеуслера, одного из авторов исследования, ранее признаки бруцеллеза обнаруживались на останках древних людей, но по времени они относились к периоду неолита – 5 000 лет назад. «Старик из Ла-Шапель» умер примерно 50 000 лет назад, поэтому его случай можно считать самым ранним в истории эволюции древних людей, по крайней мере, на данный момент. Стоит отметить, что бруцеллез имеет широкое распространение и в современном мире, им могут заразиться домашние животные, птицы. Передача инфекции человеку происходит не только от непосредственного контакта с источником заболевания, но и через употребление молока, не прошедшего процедуру пастеризации, или сыра, мяса больных животных или птиц.
Что касается «Старика из Ла-Шапель», то он мог подхватить бруцеллез, когда разделывал тушу убитого животного или готовил мясо. Источниками вируса могут выступать дикие овцы или козы, рогатый скот, бизоны, и обитатели живого мира – олени, зайцы, сурки, которые составляли основной рацион неандертальцев. Болезнь привела к сутулости «Старика из Ла-Шапель», в конце жизни он лишился всех зубов, а остальным членам его группы приходилось, вероятно, заботиться о нем до самой смерти, которая наступила в промежутке между 50 и 60 годами, что является очень почтенным возрастом для того времени. Стоит отметить, что неандертальцы в среднем не доживали и до 23 лет.
Как появился инсулин
В 17-18 веках британские врачи выяснили, что в моче больных содержится большое количество глюкозы и к слову диабет добавили характеристику сахарный.
В 1860-х годах немецкий медик Пауль Лангерганс обнаружил в поджелудочной железе скопления загадочных клеток, «островков», это и были ферменты для усвоения пищи и сахара. Увы, опыты по получению экстракта нужного вещества путём измельчения ткани поджелудочной подопытных собак не привели к успеху.
Фредерик Грант Бантинг не был мировым экспертом в области диабета. Он занялся изучением болезни, когда ему не исполнилось и тридцати. Возможно, именно свежесть взгляда на проблему позволила ему придумать новый подход к решению: не удалять и измельчать поджелудочную, а добиться её атрофии путём перевязки выводных протоков, чтобы сохранить островки Лангерганса в целости и извлечь из них экстракт клеток.
Но подобные эксперименты требовали не только времени, но и настоящей лаборатории, не говоря уже о подопытных животных. Бантинг на тот момент работал младшим преподавателем кафедры анатомии и физиологии университета Западного Онтарио, и не было никаких шансов, что руководство выделит ему всё необходимое. Тогда он обратился за помощью к профессору Джону Маклеоду из университета в Торонто и. получил отказ.
Уже в ходе эксперимента Бантинг внимательно изучил записи о предыдущих попытках получения экстракта гормона поджелудочной железы и покрылся холодным потом. Теперь он понял причину сомнений Маклеода, но отступать было поздно.
27 июля 1921 года их ждал ошеломительный успех: когда они ввели собаке с удалённой поджелудочной экстракт, выделенный из атрофированной железы, уровень сахара в её крови́ резко понизился, из мочи исчез ацетон. Одно из величайших открытий в истории медицины совершили два человека, разбирающихся в вопросе диабета «на ходу».
Первые 20 лет инсулин извлекался исключительно из животного сырья, в основном из поджелудочной коров и свиней. Это был приемлимый, но не идеальный вариант, поскольку белок животных отличается на одну асинокислоту. В конце 70-х годов прошлого века свиной инсулин научились обрабатывать таким образом, что он превращался в чистый человеческий, а в первой половине 1980-х его начали добывать из штаммов дрожжей и кишечной палочки.
Трилобит Dipleura dekayi
Крупный трилобит Dipleura dekayi из среднего девона (формация Moscow;
387 млн лет) окрестностей Нью-Йорка. Этот вид трилобитов интересен тем, что у него отсутствует сегментация пигидия и глабели, а также ось торакса. P.S. Это не описка, определенные геологические слои среднедевонских пород около Нью-Йорка действительно объединяются в формацию москва (Moscow Formation).
Крупный трилобит Dipleura dekayi из среднего девона (формация Moscow;
387 млн лет) окрестностей Нью-Йорка. Этот вид трилобитов интересен тем, что у него отсутствует сегментация пигидия и глабели, а также ось торакса. P.S. Это не описка, определенные геологические слои среднедевонских пород около Нью-Йорка действительно объединяются в формацию москва (Moscow Formation).
Филогенетическое дерево SARS-CoV-2
Встречая новости о различных штаммах нового коронавируса, возможно, кому-то было интересно, сколько их, как и где они распространены, какие потомки, предки, какие имеются мутации.
Так вот, существует ресурс Nextstrain.org, где в разделе Neherlab можно посмотреть:
1. Филогенетическое дерево штаммов нового коронавируса. Общее:
Или более детальное. Например, можно посмотреть кладу (группу, содержащую одного предка и всех его потомков) 21I дельты:
Или кладу 21К омикрона:
Или по отдельно взятой стране, например, России:
Каждая точка содержит информацию о мутациях, дате открытия, авторе, линии в система PANGOLIN (например, B.1.621 или B.1.1.529, если кому-то удобнее читать по линиями, а не по кладам).
2. Географию распространения. По континентам:
3. Мутации, мутирующие участки РНК и процент распространения штаммов.
Ученые нашли способ отключить ген, вызывающий распространение рака
Если устранить ген метадгерин, то риск заболеть одной из многочисленных форм онкологических заболеваний будет сведен к минимуму, а то и исчезнет вовсе. Но для старта испытаний на людях требуется еще время.
Стоит отметить, что открытие, о котором заявили ученые университета в Принстоне, не является таким уж и новым. Просто сфера раковых заболеваний и их связь с генетикой настолько важна и сложна, что требует колоссального временного запаса, чтобы избежать критических ошибок. Все началось в 2004 году, когда специалисты Принстонского университета определили, что именно ген метадгерин влияет на распространение метастаз рака груди. Еще через пять лет биолог-онколог Ибинь Канг сумел продемонстрировать что почти треть раковых опухолей содержат белки этого гена, что позволяет ему играть ключевую роль не только в распространении онкологического заболевания, но и в устойчивом противостоянии рака процедуре химиотерапии.
Исследованию смертельного гена Канг посвятил более 15 лет жизни, что позволило ему сделать определенные выводы, подтвержденные научными данными. В частности, было установлено, что благодаря метастазам, онкология с одного органа может легко распространяться по всему телу, поражая всё новые органы. Например, почти 99% женщин, страдающих от рака молочных желез, могут прожить более пяти лет с данным диагнозом, но если рак начинает выделять метастазы, то лишь 30% из зараженных способны выжить.
Обнаружение метадгерина вызвало воодушевление ученых. Но что делать дальше? Как его победить, и можно ли этот ген уничтожить без вреда организму? Именно поиски ответов на эти и другие важные вопросы потребовали времени. Сейчас, по словам Ибинь Канга, понятно, что ген имеет особую важность для поражения раком органов человека, но не влияет на жизнеспособность и деятельность нормальных клеток. Таким образом, его можно удалить без особого вреда и последствий.
Ученым удалось определить соединение, которое и будет направлено на борьбу с данным геном. В том числе, оно способно благоприятно воздействовать на человеческий организм в совместной работе с химио- и иммунотерапией. Как считают ученые, при эффективном воздействии на метадгерин можно решить проблему образования практически всех основных форм онкологических заболеваний. Конечно, это может привести к некоторым побочным явлениям, но жизнь человека будет спасена.
На данный момент были проведены многочисленные эксперименты на грызунах. Их результаты превзошли все ожидания. Попадая в организм зараженной мыши, соединение закрывает пустоты в кристаллической структуре метадгерина, что приводит к образованию меньшего количества опухолей и прекращению распространения метастаз. При этом мыши с «отключенным» геном могли спокойно расти и размножаться, их физиология не претерпела изменений. По мнению специалистов Принстона, если в 2014 году удалось обнаружить способ дезактивировать опасный ген при рождении человека, то сейчас появился уникальный шанс «отключить» его после образования раковой опухоли, что расширяет сферу применения полезного соединения.
Как считает один из авторов исследования Ибинь Канг, препарат, полученный учеными, позволяет снова включить систему сигнализации организма, которая как раз и отключается под воздействием гена, заглушая сигналы тревоги. Соединение, разработанное учеными, делает более четкими сигналы, подаваемые при поражении органов опухолью. Это позволит обнаруживать онкологические заболевания на ранних стадиях и эффективно бороться с ними. После того как специалисты закончат работу над усовершенствованием полезного соединения и установят необходимую минимальную дозировку, можно будет провести клинические испытания на людях.
Хлоропласты растений под микроскопом
Коротко про митоз
Процессам клеточного деления в школе посвящено несколько уроков, но я постарался уложить основную суть в 30 секунд.
На видео клеточная культура HeLa. Видно как в момент деления, упакованная в хромосомы ДНК равномерно расходится по дочерним клетками.
UPD:
Сфокусированный процесс
История Земли за 24 часа
Мы часто рассуждаем про далекий космос, неведомые миры и непостижимые законы, забывая обращать внимание на то, что рядом – наш дом. Давайте исправим эту оплошность и поговорим про старушку Землю. Именно старушку – вы сейчас поймете, насколько она не молода. Наша планета существует треть времени жизни Вселенной и за это время повидала немало. Чтобы не путаться в огромных цифрах, давайте сравним историю Земли с сутками.
Итак, 4 миллиарда 567 миллионов лет назад запустились наши образные 24 часа – молодая звезда по имени Солнце оставила после своего рождения тот еще беспорядок. Пространство было заполнено плотным газом и пылью, образующими вращающийся вокруг нового светила протопланетный диск. Области диска с бОльшим количеством вещества притягивали к себе газ и пыль, наращивая массу и становясь все плотнее. С ростом массы зарождающаяся планета, как снежный ком, притягивала больше вещества.
Прошло всего 6 минут (20 миллионов лет), а наша Земля превратилась из протопланеты в самостоятельный объект молодой Солнечной системы. Да уж, она точно не была похожа на тихую голубую планету, какой мы видим ее сейчас. Это был настоящий ад: вся поверхность Земли была раскалена и расплавлена. Один сплошной океан лавы, в который непрерывно что-то сыпалось из космоса. Планета то и дело сталкивалась с маленькими и большими космическими телами. Есть мнение, что одно из таких столкновений привело к появлению Луны в 00:12 часов по нашему образному времени.
К 3 часам утра планета остыла достаточно, чтобы на ней начал конденсироваться пар, образуя гидросферу. Тут и там начали появляться моря, температура которых доходила до +90°С. Тяжелая бомбардировка метеоритами уже почти завершилась и примерно в это же время на Земле начала появляться примитивная жизнь. Планета все еще не выглядела дружелюбной: кипящие моря и лавовые реки не кончались. Непрерывный вулканизм выбрасывал тонны вещества из недр, наполняя атмосферу углекислым газом, азотом и водяным паром.
В промежутке между 03:00 и 05:30 появляются первые доядерные организмы – прокариоты. У этих примитивных одноклеточных нет даже ядра, но они успешно населяют остывающую планету, которая все больше становится пригодной к жизни. К 09:20 появляется полноценная земная кора, способная формировать континенты. В это же время бактерии познали, что такое фотосинтез. Благодаря этому атмосфера медленно начала наполняться кислородом. Но таким новшеством бактерии сами себя загнали в ловушку, изменив облик Земли до неузнаваемости.
Уже в 11 часов утра случилась так называемая Кислородная катастрофа. Бактерии увеличили концентрацию кислорода и уменьшили количество метана и углекислого газа, которые создавали парниковый эффект. Температура опустилась настолько, что буквально вся Земля превратилась в один большой снежный шар. Лед был даже на экваторе. Гуронское оледенение – так назвали этот период, закончилось лишь в час дня, продлившись 300 миллионов лет. С началом потепления произошел скачок в эволюции, и у простейших появилось ядро в клетке. Наступила эпоха эукариотов.
Долгое время на Земле царило великое затишье. С 14:30 до 20:15 не происходило абсолютно ничего. Ученые назвали этот период «скучный миллиард». Он начался 1,8 миллиарда лет назад и закончился 720 миллионов лет назад. В эволюции жизни не происходили очевидные скачки, да и климат оставался одинаковым на протяжении всего этого времени. Идиллию нарушил очередной ледниковый период, который опять произошел из-за повышения уровня кислорода. Продлился он недолго: начавшаяся в 20:40 вулканическая деятельность вновь запустила парниковый эффект, что спровоцировало дальнейшую эволюцию жизни.
Дальше счет идет «на минуты»:
21:48 – образуются Уральские горы, появляются первые земноводные.
22:07 – первые деревья и семена. Это дало возможность растениям быстро распространиться по всей суше. Появились первые пресмыкающиеся.
22:25 – произошло самое массовое вымирание за всю историю жизни на Земле. За 20 тысяч лет исчезло 95% всех видов растений и животных на суше и в океане. Ученые до сих пор не могут установить причину этой катастрофы. На восстановление разнообразия жизни ушло более 30 миллионов лет. Но исчезновение одних видов, дало возможность развития других.
22:40 – появляются первые динозавры.
22:56 – первые сумчатые млекопитающие. Расцвет эпохи динозавров.
23:03 – суперконтинент Пангея разделился на два континента – Лавразию и Гондвану. Начался дрейф материков.
23:12 – первые птицы.
23:18 – первые цветковые растения.
23:39 – произошла еще одна катастрофа – вымирание динозавров.
23:42 – первые парнокопытные и древние киты.
23:52 – появление первых человекообразных обезьян.
…За 80 секунд до полуночи появляются австралопитеки, за 15 секунд – предки добывают огонь, а за 4 секунды – появляется человек разумный, который всего за 0,3 секунды до конца суток успевает населить Северную и Южную Америку.
Начался новый день. Сегодняшний день. Что он нам принесет? Поживем – увидим.
Пошла первая секунда.
Поставьте лайк, если задумались, что динозавры вымерли всего 20 минут назад и подписывайтесь, если еще не с нами.
Космос – это интересно!
Зверское нападение амёбы на инфузорий
В микромире действует простое правило: «Кто больше, тот и прав«, поэтому крупная амёба легко может проглотить с десяток инфузорий.
Обратите внимание, что после захвата инфузории ещё некоторое время сохраняют активность и пытаются выбраться, однако это не на долго, скоро пищеварительные ферменты разрушат их мембрану и они погибнут.
60 лет назад завершился второй в истории полёт в космос. Что после него посоветовал Герман Титов американским астронавтам
Ровно 60 лет назад, в такой же день 7 августа, на землю вернулся советский космический корабль «Восток-2» с космонавтом Германом Титовым на борту. Это был второй в истории человечества полёт в космос.
Герман Титов поднялся на околоземную орбиту 6 августа 1961 года в девять часов утра по московскому времени и провёл на ней 25 часов 11 минут, облетев Землю 17 раз и пролетев свыше семисот тысяч километров.
Второй космонавт мира сделал первые фотоснимки Земли, впервые пообедал и поужинал в невесомости и даже сумел поспать в космосе, что было одним из важнейших экспериментов.
С начала полёта с кораблём велась двухсторонняя радиотелефонная связь на ультракоротких и коротких волнах, а также по телевизионным линиям с Земли велось наблюдение за космонавтом и его работой с приборами. Но после пятого витка «Восток-2» должен был уходить в глухую зону, а это означало, что связь будет прервана оставшиеся полпути. В этот момент Титов должен был выбрать — если хочет вернуться, то было достаточно произнести кодовое слово. И хотя физически переносить полёт было нелегко, Титов этого слова не сказал.
Когда на одной из пресс-конференций после полёта в космос Германа Титова спросили, что бы он посоветовал американским астронавтам, чьи космические успехи терялись на фоне достижений СССР, Титов ответил: чтобы выбраться на орбитальные полёты, нужно иметь «надёжную стартовую площадку». И посоветовал американцам строить социализм. Потому что «220 миллионов советских людей», — вот сила, которая поднимала к звёздам советские космические корабли.
Новосибирсктелефильм 1981. Источник: канал на YouTube «Советское телевидение. Гостелерадиофонд России», www.youtube.com/c/gtrftv
Центрифуга не спасла людей от когнитивных изменений в условиях микрогравитации
Получасовое непрерывное или прерывистое воздействие искусственной гравитации в центрифуге оказалось неэффективным для смягчения когнитивных изменений, связанных с условиями микрогравитации. Вне зависимости от воздействия искусственной гравитации или его отсутствия скорость выполнения когнитивных тестов во время эксперимента и в период восстановления была ниже по сравнению с исходным уровнем. Это ученые выяснили в ходе эксперимента, проведенного в Германском центре авиации и космонавтики в Кельне с участием 24 добровольцев, которые провели два месяца в кроватях с опущенным изголовьем — из-за того, что голова оказывается ниже ног, кровь отливает он нижней части тела и приливает к верхней как в настоящей невесомости. Статья опубликована в журнале Frontiers in Physiology.
Некоторые факторы жизни в экстремальной среде космических полетов могут отрицательно влиять на когнитивные функции и таким образом создавать риски для безопасности и здоровья космонавтов. Большинство осложнений после полета связаны с длительным нахождением в состоянии микрогравитации, когда кровь отливает от нижней части тела и приливает к верхней. Это сказывается на состоянии всего тела и мозга, в частности. Например, у космонавтов после возвращения с Международной космической станции наблюдается повышение внутричерепного давления, нарушение кровообращения и тромбоз внутренней яремной вены, а также смещение мозга вверх и такие структурные изменения как уменьшение объема серого вещества и увеличение объема спинномозговой жидкости. Все они могут привести к изменению когнитивных функций.
Помимо исследований, проводимых на околоземной орбите, для изучения состояний, связанных с условиями микрогравитации, международное космическое агентство использует наземные аналоги — кровати с опущенным изголовьем: когда голова оказывается ниже ног, кровь отливает он нижней части тела и приливает к верхней — как в состоянии микрогравитации. А в качестве меры противодействия неблагоприятным эффектам, связанным с микрогравитацией, была предложена искусственная гравитация. При этом пока неизвестно, как состояние искусственно поддерживаемой гравитации скажется на организме космонавтов и, как следствие, на их когнитивных способностях.
Для детального изучения этого вопроса ученые под руководством Матиаса Баснера (Mathias Basner) из Пенсильванского университета провели в Германском центре авиации и космонавтики в Кельне эксперимент, о старте которого мы сообщали в 2019 году. В нем приняли участие 24 здоровых добровольца (16 мужчин и 8 женщин) в возрасте от 18 до 55 лет, которые провели 60 дней в кроватях с наклоном головы вниз на шесть градусов. Участники исследования были случайным образом разделены на три группы по восемь человек: одна ежедневно подвергалась непрерывному 30-минутному воздействию искусственной гравитации, другая — прерывистой гравитации (шесть пятиминутных циклов в центрифуге с трехминутным отдыхом между циклами) и третья, контрольная, — не проходила центрифугу. До, во время и после эксперимента участники неоднократно выполнили батарею когнитивных тестов НАСА (10 тестов) и краткий опрос о качестве сна, состоянии, ощущаемой нагрузке и настроении. Батарея тестов направлена на измерение сенсомоторной реакции и времени реакции на зрительные стимулы, памяти и внимания, пространственной ориентации, абстрактного мышления, способности к оценке рисков и идентификации эмоций другого человека.
Выполнение тестов существенно не различалось между группами (p > 0,34). При этом по сравнению с исходными показателями во всех группах наблюдалось небольшое, но статистически значимое снижение скорости выполнения когнитивных тестов (p 0,05), за исключением способности распознавания эмоций. С течением времени участники все медленнее выполняли этот тест (p 0,05). Во время фазы восстановления когнитивное замедление не сразу возвращалось к исходному уровню. Скорость при выполнении всех задач была одинаковой или даже немного ниже в первый день восстановления по сравнению с 57-м днем эксперимента, а затем постепенно восстанавливалась к 12 дню.
Авторы заключили, что примененные ими режимы прохождения центрифуги были недостаточными и короткими для смягчения связанных с искусственной микрогравитацией изменений когнитивной функции. Ученые отметили, что в будущих исследованиях следует изучить эффективность разных режимов и их длительности. Кроме того, неясно, были ли изменения в обработке эмоциональных сигналов связаны с длительным пребыванием в состоянии искусственной микрогравитации, или с изолированностью от социальных контактов, или с тем и другим. Поэтому этот вопрос авторы также предлагают к рассмотрению в будущих работах.
В то время как для людей длительное пребывание в состоянии микрогравитации связано с рядом сбоев в работе организма, для некоторых бактерий ситуация складывается иначе. Как отметили американские ученые, пребывание в условиях симулированной микрогравитации вызвало у бактерий стойкие физиологические и генетические изменения, улучшающие их способность к росту и формированию колоний.