Biología espacial. Los métodos modernos de investigación biológica

La biología científica incluye muchas secciones diferentes, grandes y pequeñas subsidiarias de la ciencia. Y cada uno de ellos es importante no solo en la vida humana, sino en todo el planeta en su conjunto.

Por segundo siglo consecutivo, la gente está tratando de aprender, nosolo la diversidad terrenal de la vida en todas sus manifestaciones, pero también para descubrir si hay vida fuera del planeta, en las extensiones cósmicas. Estas cuestiones tratan de una ciencia especial: la biología espacial. Acerca de ella y será discutido en nuestra revisión.

Sección de ciencias biológicas - biología espacial.

Esta ciencia es relativamente joven, pero se está desarrollando muy rápidamente. Los principales aspectos del estudio son:

1. Los factores del espacio exterior y su influencia en los organismos de los seres vivos, la actividad vital de todos los sistemas vivos en el espacio o aeronaves.
2. El desarrollo de la vida en nuestro planeta con la participación del cosmos, la evolución de los sistemas vivos y la probabilidad de que exista biomasa fuera de los límites de nuestro planeta.
3. Las posibilidades de construir sistemas cerrados y crear condiciones de vida real en ellos para el cómodo desarrollo y crecimiento de organismos en el espacio exterior.

La medicina espacial y la biología están muy cerca.Ciencias relacionadas, estudiando conjuntamente el estado fisiológico de los seres vivos en el espacio, su prevalencia en los espacios interplanetarios y la evolución.

Gracias a la investigación de estas ciencias se hizo posible.Seleccione las condiciones óptimas para encontrar personas en el espacio y sin causar ningún daño a la salud. Se ha recopilado una gran cantidad de material sobre la existencia de vida en el espacio, las capacidades de plantas y animales (unicelulares, multicelulares) para vivir y desarrollarse en la ingravidez.

Historia de la ciencia

Las raíces de la biología cósmica se remontan a la antigüedad.Una época en que los filósofos y pensadores, naturalistas Aristóteles, Heráclito, Platón y otros, observaban el cielo estrellado, tratando de revelar la interrelación de la Luna y el Sol con la Tierra, para comprender las razones de su influencia en las tierras agrícolas y los animales.

Más tarde, en la Edad Media, comenzaron los intentos.Determinando la forma de la tierra y explicando su rotación. Durante mucho tiempo, la teoría creada por Ptolomeo era bien conocida. Ella dijo que la Tierra es el centro del Universo, y todos los demás planetas y cuerpos celestes se mueven a su alrededor (sistema geocéntrico).

Sin embargo, hubo otro científico, un Nicolás polaco.Copérnico, quien demostró la falacia de estas afirmaciones y ofreció su propio sistema heliocéntrico de la estructura del mundo: en el centro está el Sol y todos los planetas se mueven. En este caso, el sol también es una estrella. Sus puntos de vista fueron apoyados por los seguidores de Giordano Bruno, Newton, Kepler, Galileo.

Sin embargo, es la biología cósmica como ciencia.Apareció mucho más tarde. Sólo en el siglo XX, el científico ruso Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky desarrolló un sistema que permite a las personas penetrar en las profundidades cósmicas y estudiarlas lentamente. Se le considera con razón el padre de esta ciencia. Los descubrimientos en física y astrofísica, química cuántica y mecánica de Einstein, Bohr, Planck, Landau, Fermi, Kapitsa, Bogolyubov y otros también desempeñaron un papel importante en el desarrollo de la cosmobiología.

Nueva investigación que permitió a las personas.realizar los mismos vuelos al espacio planeados durante mucho tiempo, nos permitió identificar los fundamentos médicos y biológicos específicos de la seguridad y los efectos de las condiciones extraplanetarias que formuló Tsiolkovsky. ¿Cuál era su esencia?

1. Los científicos recibieron una justificación teórica del efecto de la ingravidez en los organismos mamíferos.
2. Él modeló varias opciones para crear condiciones de espacio en el laboratorio.
3. Ofreció opciones para que los astronautas obtengan alimentos y agua con la ayuda de las plantas y la circulación de sustancias.

Por lo tanto, fue Tsiolkovsky quien estableció todos los principios básicos de la cosmonauta, que no han perdido su relevancia en la actualidad.

Ingravidez

Investigación biológica moderna en el campo.Los estudios sobre la influencia de los factores dinámicos en el cuerpo humano en las condiciones espaciales permiten maximizar a los astronautas de la influencia negativa de estos factores.

Hay tres características dinámicas principales:

• vibración;
• aceleración
• ingravidez

El efecto más inusual e importante sobre el cuerpo.El ser humano es precisamente la ingravidez. Esta es una condición en la cual la fuerza de gravedad desaparece y no es reemplazada por otros efectos inerciales. En este caso, la persona pierde completamente la capacidad de controlar la posición del cuerpo en el espacio. Tal estado comienza en las capas inferiores del cosmos y se conserva en todo su espacio.

La investigación biomédica ha demostrado que en un estado de ingravidez, se producen los siguientes cambios en el cuerpo humano:

1. El latido del corazón está aumentando.
2. Los músculos se relajan (el tono se va).
3. Rendimiento reducido.
4. Las alucinaciones espaciales son posibles.

Una persona en gravedad cero puede permanecer hasta 86Días sin perjuicio para la salud. Esto ha sido probado por la experiencia y confirmado médicamente. Sin embargo, una de las tareas de la biología espacial y la medicina actual es el desarrollo de un conjunto de medidas para prevenir el efecto de la ingravidez en el cuerpo humano en general, eliminar la fatiga, aumentar y consolidar la capacidad normal de trabajo.

Hay una serie de condiciones que los astronautas observan para superar la ingravidez y mantener el control del cuerpo:

• el diseño de la aeronave cumple estrictamente con las normas de seguridad necesarias para los pasajeros;
• Los cosmonautas siempre están cuidadosamente sujetos a sus asientos para evitar vuelos inesperados hacia arriba;
• todos los artículos en el barco tienen un lugar estrictamente definido y se aseguran adecuadamente para evitar situaciones traumáticas
• Los líquidos se almacenan solo en recipientes herméticos y bien cerrados.
  

Para lograr buenos resultados enSuperando la ingravidez, los astronautas se someten a un entrenamiento exhaustivo en la Tierra. Pero, desafortunadamente, mientras que la investigación científica moderna no permite crear tales condiciones en el laboratorio. En nuestro planeta para vencer la fuerza de la gravedad no es posible. También es una de las tareas para el futuro de la biología espacial y médica.

Sobrecarga en el espacio (aceleración)

Otro factor importante que afectaEn el cuerpo humano en el espacio, están acelerando, o sobrecargando. La esencia de estos factores se reduce a la redistribución desigual de la carga en el cuerpo durante movimientos de gran velocidad en el espacio. Hay dos tipos principales de aceleración:

• corto plazo
• duradero

Como lo demuestra la investigación biomédica, ambas aceleraciones son muy importantes para influir en el estado fisiológico del cuerpo del astronauta.

Así, por ejemplo, durante la acción de corto plazo.Las aceleraciones (duran menos de 1 segundo) pueden ocurrir cambios irreversibles en el cuerpo a nivel molecular. Además, si los órganos no están entrenados, sino más bien débiles, existe el riesgo de rotura de sus membranas. Dichos efectos pueden llevarse a cabo al separar una cápsula con un astronauta en el espacio, al expulsarla o al aterrizar un barco en órbitas.

Por lo tanto, es muy importante que los astronautas se sometan a un examen médico completo y cierto entrenamiento físico antes de un vuelo al espacio.

La aceleración de acción prolongada ocurre cuandolanzamiento y aterrizaje de un cohete, así como durante el vuelo en algunos lugares espaciales del espacio. El efecto de tales aceleraciones en el cuerpo de acuerdo con los datos proporcionados por la investigación médica científica es el siguiente:

• latido cardiaco rápido y pulso;
• la respiración se acelera;
• náuseas y debilidad, palidez de la piel;
• La vista sufre, una película roja o negra aparece ante los ojos;
• Tal vez una sensación de dolor en las articulaciones, extremidades;
• el tono muscular disminuye;
• La regulación neurohumoral está cambiando;
• El intercambio de gases en los pulmones y en el cuerpo en general se vuelve diferente;
• puede causar sudoración.

La sobrecarga y la ingravidez hacenLos científicos médicos proponen diferentes maneras. permitiendo adaptarse, entrenar a los astronautas para que puedan soportar la acción de estos factores sin efectos para la salud y sin pérdida de eficiencia.

Una de las formas más efectivas para entrenar.Los astronautas en aceleración es un aparato centrífugo. Es en él que se pueden observar todos los cambios que ocurren en el cuerpo bajo la acción de sobrecargas. También te permite entrenar y adaptarte a la influencia de este factor.

Vuelo espacial y medicina

Los vuelos espaciales sin duda tienen una muyGran impacto en la salud de las personas, especialmente sin formación o con enfermedades crónicas. Por lo tanto, un aspecto importante es la investigación médica de todas las complejidades del vuelo, todas las reacciones del cuerpo a los efectos más diversos e increíbles de las fuerzas extraplanetarias.

Volar en ingravidez hace moderno.medicina y biología para inventar y formular (al mismo tiempo e implementar, por supuesto) un conjunto de medidas para proporcionar a los astronautas una nutrición normal, descanso, suministro de oxígeno, conservación de la eficiencia, etc.

Además, la medicina está diseñada para proporcionarLos cosmonautas ayudan decentemente en caso de emergencias imprevistas, así como a la protección de los efectos de fuerzas desconocidas de otros planetas y espacios. Esto es bastante difícil, requiere mucho tiempo y esfuerzo, una gran base teórica, el uso de los últimos equipos y preparaciones modernas.

Además, la medicina, a la par con la física y la biología, tiene la tarea de proteger a los astronautas de los factores físicos de las condiciones espaciales, tales como:

• temperatura;
• radiación;
• presión;
• meteoritos

Por lo tanto, el estudio de todos estos factores y características es muy importante.

Métodos de investigación en biología

Biología cósmica, como cualquier otra.La ciencia biológica tiene un conjunto de métodos que permiten realizar investigaciones, acumular material teórico y confirmarlo con conclusiones prácticas. Estos métodos a lo largo del tiempo no se mantienen, están sujetos a actualizaciones y actualizaciones de acuerdo con la hora actual. Sin embargo, los métodos de biología históricamente establecidos siguen siendo relevantes hasta el día de hoy. Estos incluyen:

1. Observación
2. Experimento
3. Análisis histórico.
4. Descripción.
5. Comparación.

Estos métodos de investigación biológica son básicos,Relevante en todo momento. Pero hay muchos otros que han surgido con el desarrollo de la ciencia y la tecnología, la física electrónica y la biología molecular. Se les llama modernos y desempeñan el papel más importante en el estudio de todos los procesos biológicos, químicos, médicos y fisiológicos.

Métodos modernos

1. Métodos de ingeniería genética y bioinformática. Esto incluye agrobacterias y balística.Transformación, PCR (reacción en cadena de la polimerasa). El papel de los estudios biológicos de dicho plan es excelente, ya que nos permiten encontrar soluciones al problema de la alimentación y la oxigenación de lanzacohetes y cabinas para un estado cómodo de los astronautas.
2. Métodos de química de proteínas e histoquímica.. Le permite administrar proteínas y enzimas en sistemas vivos.
3. Uso de microscopía de fluorescencia., microscopia de superresolución.
4. Uso de la biología molecular y bioquímica. y sus métodos de investigación.
5. Biotelemetria - Un método que es el resultado de una combinación.El trabajo de ingenieros y médicos sobre una base biológica. Le permite controlar todas las funciones fisiológicamente importantes del cuerpo a distancia utilizando los canales de comunicación por radio del cuerpo humano y la grabadora de computadora. La biología espacial utiliza este método como el principal para rastrear los efectos de las condiciones espaciales en los organismos astronautas.
6. Indicación biológica del espacio interplanetario.. Un método muy importante de biología espacial,Permitiendo evaluar los estados interplanetarios del medio ambiente, para obtener información sobre las características de los diferentes planetas. La base aquí es el uso de animales con sensores incorporados. Son los animales experimentales (ratones, perros, monos) que extraen información de las órbitas, que es utilizada por los científicos de la Tierra para el análisis y las conclusiones.

Los métodos modernos de investigación biológica nos permiten resolver problemas avanzados no solo de biología espacial, sino también universales.

Problemas de la biología espacial.

Todos los métodos listados de biomédica.Desafortunadamente, la investigación aún no pudo resolver todos los problemas de la biología espacial. Hay una serie de temas de actualidad que siguen siendo acuciantes hasta el día de hoy. Considerar los principales problemas que enfrenta la medicina espacial y la biología.

1. Selección de personal entrenado para vuelo enespacio, cuyo estado de salud podría cumplir con todos los requisitos de los médicos (incluido lo que permitiría a los astronautas soportar un entrenamiento riguroso y entrenamiento para el vuelo).
2. Nivel decente de capacitación y suministro de todos los equipos de trabajo necesarios.
3. Garantizar la seguridad en todos los aspectos (incluidos los factores inexplorados o de influencia extranjera de otros planetas) a los buques en funcionamiento y las construcciones de aeronaves.
4. Rehabilitación psicofisiológica de los astronautas al regresar a la Tierra.
5. Desarrollo de formas de proteger a los astronautas y naves espaciales de la radiación.
6. Garantizar condiciones de vida normales en la cabina cuando se vuela al espacio.
7. Desarrollo y aplicación de tecnologías informáticas modernizadas en medicina espacial.
8. Introducción de la telemedicina espacial y la biotecnología. Usando los métodos de estas ciencias.
9. La solución de problemas médicos y biológicos para vuelos cómodos de astronautas a Marte y otros planetas.
10. Síntesis de agentes farmacológicos que resolverán el problema de los equipos de oxígeno en el espacio.

Desarrollado, mejorado e integrado enLa aplicación de los métodos de investigación biomédica resolverá todas las tareas y problemas existentes. Sin embargo, cuando se trata, la pregunta es compleja e impredecible.

Cabe señalar que al abordar todas estas cuestionesNo solo los científicos de Rusia están comprometidos, sino también el consejo académico de todos los países del mundo. Y esta es una gran ventaja. Después de todo, la investigación y las búsquedas conjuntas darán un resultado positivo desproporcionadamente grande y rápido. La cooperación mundial cercana en la resolución de problemas espaciales es la clave del éxito en la exploración del espacio extraplanetario.

Logros modernos

Hay muchos tales logros. Después de todo, el trabajo intensivo se realiza a diario, minucioso y minucioso, lo que le permite encontrar más y más materiales nuevos, extraer conclusiones y formular hipótesis.

Uno de los descubrimientos más importantes del siglo XXI enLa cosmología se ha convertido en la detección de agua en Marte. Esto dio lugar inmediatamente al nacimiento de docenas de hipótesis sobre la presencia o ausencia de vida en el planeta, sobre la posibilidad de reasentamiento de los terrícolas a Marte, etc.

Otro descubrimiento fue que los científicos estabanSe determinan los límites de edad dentro de los cuales una persona se siente más cómoda y sin consecuencias serias en el espacio. Esta edad comienza a partir de los 45 años y termina alrededor de los 55-60 años. Los jóvenes que van al espacio, sufren un gran sufrimiento psicológico y fisiológico al regresar a la Tierra, son difíciles de adaptar y reconstruir.

También se detectó agua en la luna (2009). También en el satélite de la Tierra se encontró mercurio y una gran cantidad de plata.

Métodos de investigación biológica también.los indicadores físicos y de ingeniería nos permiten concluir con seguridad que los efectos de la radiación iónica y la radiación en el espacio son inofensivos (al menos no más dañinos que en la Tierra)

Los estudios científicos han demostrado que una larga estancia en el espacio no impone una huella en la salud física de los astronautas. Sin embargo, los problemas se mantienen psicológicamente.

Se han realizado estudios que prueban queLas plantas superiores reaccionan de manera diferente a estar en el espacio. Las semillas de algunas plantas en el estudio no mostraron ningún cambio genético. Otros, por el contrario, mostraron deformaciones evidentes a nivel molecular.

Los experimentos realizados en células y tejidos de organismos vivos (mamíferos) han demostrado que el cosmos no afecta el estado normal y el funcionamiento de estos órganos.

Diferentes tipos de investigación médica.(tomografía, resonancia magnética, análisis de sangre y orina, cardiograma, tomografía computarizada, etc.) llevaron a la conclusión de que las características fisiológicas, bioquímicas y morfológicas de las células humanas permanecen sin cambios cuando están en el espacio hasta 86 días.

En el laboratorio fue recreado.un sistema artificial que le permite acercarse lo más posible al estado de ingravidez y así explorar todos los aspectos de la influencia de este estado en el cuerpo. Esto permitió, a su vez, desarrollar una serie de medidas preventivas para evitar el impacto de este factor cuando una persona vuela en gravedad cero.

Los resultados de la exobiología son datos.atestiguando la presencia de sistemas orgánicos fuera de la biosfera de la Tierra. Hasta ahora, solo la formulación teórica de estos supuestos ha sido posible, sin embargo, en un futuro próximo, los científicos planean extraer evidencia práctica también.

Gracias a la investigación de biólogos, físicos,Médicos, ecólogos y químicos han identificado profundos mecanismos de impacto humano en la biosfera. Esto se logró creando ecosistemas artificiales fuera del planeta y ejerciendo la misma influencia sobre ellos que sobre la Tierra.

Estos no son todos los logros de la biología espacial, la cosmología y la medicina de hoy, sino solo los principales. Existe un gran potencial, cuya realización es tarea de las ciencias enumeradas para el futuro.

Vida en el espacio

Según las ideas modernas de la vida en el espacio.Puede existir, ya que los últimos descubrimientos confirman la presencia en algunos planetas de condiciones adecuadas para el surgimiento y desarrollo de la vida. Sin embargo, las opiniones de los científicos en esta materia se dividen en dos categorías:

• no hay vida en ninguna parte que no sea la Tierra, nunca ha habido y nunca existirá;
• La vida está en las vastas extensiones del espacio exterior, pero la gente aún no lo ha descubierto.

¿Cuál de las hipótesis es correcta? Depende de cada uno decidir. La evidencia y la refutación de uno y otro es suficiente.