La science de la biologie comprend de nombreuses sections différentes, les sciences des grands et des petits enfants. Et chacun d'eux est important non seulement pour la vie humaine, mais pour la planète dans son ensemble.
Pour le deuxième siècle consécutif, les gens essaient non seulement d'étudier la diversité terrestre de la vie dans toutes ses manifestations, mais aussi de savoir s'il y a de la vie en dehors de la planète, dans l'espace. Ces questions sont traitées par une science spéciale - la biologie spatiale. Il en sera question dans notre revue.
Section Biologie - Biologie spatiale
Cette science est relativement jeune, mais se développe très intensément. Les principaux aspects de l'apprentissage sont:
- Facteurs de l'espace extra-atmosphérique et leur influence sur les organismes des êtres vivants, l'activité vitale de tous les systèmes vivants dans l'espace ou les avions.
- Le développement de la vie sur notre planète avec la participation de l'espace, l'évolution des systèmes vivants et la probabilité de l'existence de la biomasse en dehors de notre planète.
- Les possibilités de construire des systèmes fermés et d'y créer de véritables conditions de vie pour un confortdéveloppement et croissance d'organismes dans l'espace extra-atmosphérique.
La médecine spatiale et la biologie sont des sciences étroitement liées qui étudient conjointement l'état physiologique des êtres vivants dans l'espace, leur prévalence dans les espaces interplanétaires et leur évolution.
Grâce à la recherche de ces sciences, il est devenu possible de sélectionner les conditions optimales pour trouver des personnes dans l'espace, et sans nuire à la santé. Une énorme documentation a été collectée sur la présence de la vie dans l'espace, la capacité des plantes et des animaux (unicellulaires, multicellulaires) à vivre et à se développer en apesanteur.
Histoire du développement de la science
Les racines de la biologie spatiale remontent à l'Antiquité, lorsque les philosophes et les penseurs - les naturalistes Aristote, Héraclite, Platon et d'autres - ont observé le ciel étoilé, essayant d'identifier la relation de la Lune et du Soleil avec la Terre, pour comprendre les raisons de leur influence sur les terres agricoles et les animaux.
Plus tard, au Moyen Âge, des tentatives ont commencé pour déterminer la forme de la Terre et expliquer sa rotation. Pendant longtemps, il y avait une théorie créée par Ptolémée. Elle a parlé du fait que la Terre est le centre de l'Univers et que toutes les autres planètes et corps célestes se déplacent autour d'elle (système géocentrique).
Cependant, il y avait un autre scientifique, le Polonais Nicolaus Copernicus, qui a prouvé l'erreur de ces déclarations et a proposé son propre système héliocentrique de la structure du monde: au centre se trouve le Soleil, et toutes les planètes se déplacent. Le Soleil est aussi une étoile. Ses vues ont été soutenues par les partisans de GiordanoBruno, Newton, Kepler, Galilée.
Cependant, la biologie spatiale en tant que science est apparue beaucoup plus tard. Ce n'est qu'au XXe siècle que le scientifique russe Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky a développé un système qui permet aux gens de pénétrer dans les profondeurs de l'espace et de les étudier lentement. Il est légitimement considéré comme le père de cette science. En outre, les découvertes en physique et en astrophysique, en chimie quantique et en mécanique d'Einstein, Bohr, Planck, Landau, Fermi, Kapitza, Bogolyubov et d'autres ont joué un grand rôle dans le développement de la cosmobiologie.
De nouvelles recherches scientifiques, qui ont permis aux gens d'effectuer des vols planifiés de longue date dans l'espace, ont permis d'identifier les justifications médicales et biologiques spécifiques de la sécurité et de l'impact des conditions extraterrestres formulées par Tsiolkovsky. Quelle était leur essence ?
- Les scientifiques ont reçu une justification théorique de l'effet de l'apesanteur sur les organismes mammifères.
- Il a modélisé plusieurs variations de conditions spatiales en laboratoire.
- Options suggérées aux astronautes pour obtenir de la nourriture et de l'eau à l'aide de plantes et de la circulation de la matière.
Ainsi, c'est Tsiolkovsky qui a posé tous les postulats de base de l'astronautique, qui n'ont pas perdu leur pertinence aujourd'hui.
Apesanteur
La recherche biologique moderne dans le domaine de l'étude de l'influence des facteurs dynamiques sur le corps humain dans l'espace permet aux astronautes de se débarrasser au maximum de l'influence négative de ces mêmes facteurs.
Il existe trois principales caractéristiques dynamiques:
- vibration;
- accélération;
- apesanteur.
L'effet le plus inhabituel et le plus important sur le corps humain est l'apesanteur. C'est un état dans lequel la force de gravité disparaît et n'est pas remplacée par d'autres influences inertielles. Dans ce cas, une personne perd complètement la capacité de contrôler la position du corps dans l'espace. Un tel état commence déjà dans les couches inférieures du cosmos et persiste dans tout son espace.
Des études médicales et biologiques ont montré que les changements suivants se produisent dans le corps humain en état d'apesanteur:
- Le rythme cardiaque augmente.
- Les muscles se détendent (le tonus disparaît).
- Performance réduite.
- Halculinations spatiales possibles.
Une personne en apesanteur peut rester jusqu'à 86 jours sans nuire à sa santé. Cela a été prouvé empiriquement et confirmé d'un point de vue médical. Cependant, l'une des tâches de la biologie et de la médecine spatiales aujourd'hui est de développer un ensemble de mesures pour prévenir les effets de l'apesanteur sur le corps humain en général, éliminer la fatigue, augmenter et consolider les performances normales.
Les astronautes observent un certain nombre de conditions pour surmonter l'apesanteur et garder le contrôle de leur corps:
- la conception de l'avion respecte strictement les normes de sécurité nécessaires pour les passagers;
- les astronautes sont toujours soigneusement attachés à leurs sièges afin d'éviter les vols ascendants imprévus;
- tous les articles sur le navire sont strictementendroit fixe et sécurisé correctement pour éviter les blessures;
- Les liquides sont stockés uniquement dans des récipients fermés et scellés.
Afin d'obtenir de bons résultats pour surmonter l'apesanteur, les astronautes suivent un entraînement approfondi sur Terre. Mais, malheureusement, jusqu'à présent, la recherche scientifique moderne ne permet pas de créer de telles conditions en laboratoire. Sur notre planète, il n'est pas possible de vaincre la force de gravité. C'est aussi l'un des enjeux futurs du spatial et de la biologie médicale.
forces G dans l'espace (accélérations)
Un autre facteur important affectant le corps humain dans l'espace est l'accélération ou la surcharge. L'essence de ces facteurs est réduite à une redistribution inégale de la charge sur le corps lors de forts mouvements à grande vitesse dans l'espace. Il existe deux principaux types d'accélération:
- court terme;
- long.
Comme le montrent les études biomédicales, les deux accélérations sont très importantes pour influencer l'état physiologique du corps de l'astronaute.
Ainsi, par exemple, sous l'action d'accélérations de courte durée (elles durent moins d'une seconde), des changements irréversibles peuvent se produire dans l'organisme au niveau moléculaire. Aussi, si les organes ne sont pas entraînés, suffisamment faibles, il existe un risque de rupture de leurs membranes. De telles influences peuvent être réalisées lors de la séparation de la capsule avec l'astronaute dans l'espace, lors de son éjectionou lors de l'atterrissage d'un vaisseau en orbite.
Par conséquent, il est très important que les astronautes subissent un examen médical approfondi et un certain entraînement physique avant de voler dans l'espace.
L'accélération à action prolongée se produit lors du lancement et de l'atterrissage d'une fusée, ainsi que pendant le vol dans certains endroits spatiaux de l'espace. L'effet de telles accélérations sur le corps, selon les données fournies par la recherche médicale scientifique, est le suivant:
- le rythme cardiaque et le pouls s'accélèrent;
- la respiration s'accélère;
- il y a des nausées et une faiblesse, une peau pâle;
- la vision souffre, un film rouge ou noir apparaît devant les yeux;
- peut ressentir des douleurs dans les articulations, les membres;
- baisse du tonus des tissus musculaires;
- modifications de la régulation neuromorale;
- l'échange de gaz dans les poumons et dans le corps dans son ensemble devient différent;
- peut provoquer la transpiration.
Les forces G et l'apesanteur obligent les scientifiques médicaux à trouver des moyens différents. permettant de s'adapter, de former les astronautes afin qu'ils puissent résister à l'action de ces facteurs sans conséquences sanitaires et sans perte d'efficacité.
L'appareil de centrifugation est l'un des moyens les plus efficaces d'entraîner les astronautes à accélérer. C'est en elle que vous pourrez observer tous les changements qui se produisent dans le corps sous l'action des surcharges. Cela vous permet également de vous entraîner et de vous adapter à l'influence de ce facteur.
Vol spatial et médecine
Les vols spatiaux ont certainement un impact très important sur la santé des personnes, en particulier celles qui ne sont pas formées ou qui souffrent de maladies chroniques. Par conséquent, un aspect important est la recherche médicale de toutes les subtilités du vol, de toutes les réactions du corps aux effets les plus divers et les plus incroyables des forces extraterrestres.
Voler en apesanteur oblige la médecine et la biologie modernes à inventer et à formuler (en même temps à mettre en œuvre, bien sûr) un ensemble de mesures pour fournir aux astronautes une alimentation, un repos, un apport en oxygène, une capacité de travail normaux, etc.
En outre, la médecine est conçue pour fournir aux cosmonautes une assistance décente en cas de situations d'urgence imprévues, ainsi qu'une protection contre les effets de forces inconnues d'autres planètes et espaces. C'est assez difficile, cela demande beaucoup de temps et d'efforts, une grande base théorique, l'utilisation des derniers équipements et médicaments modernes.
De plus, la médecine, avec la physique et la biologie, a pour tâche de protéger les astronautes des facteurs physiques des conditions spatiales, tels que:
- température;
- rayonnement;
- pression;
- météorites.
Par conséquent, l'étude de tous ces facteurs et caractéristiques est très importante.
Méthodes de recherche en biologie
La biologie spatiale, comme toute autre science biologique, dispose d'un certain ensemble de méthodes qui permettent de mener des recherches, d'accumuler du matériel théorique et de le confirmer par des conclusions pratiques. Ces méthodes dans le tempsrestent inchangés, sont mis à jour et modernisés en fonction de l'heure actuelle. Cependant, les méthodes de biologie historiquement établies restent toujours pertinentes à ce jour. Ceux-ci incluent:
- Observation.
- Expérience.
- Analyse historique.
- Description.
- Comparaison.
Ces méthodes de recherche biologique sont fondamentales, pertinentes à tout moment. Mais il y en a un certain nombre d'autres qui sont apparus avec le développement de la science et de la technologie, de la physique électronique et de la biologie moléculaire. Ils sont appelés modernes et jouent le plus grand rôle dans l'étude de tous les processus biologiques, chimiques, médicaux et physiologiques.
Méthodes modernes
- Méthodes du génie génétique et de la bioinformatique. Cela comprend la transformation agrobactérienne et balistique, la PCR (réactions en chaîne par polymérase). Le rôle des recherches biologiques de ce type est grand, puisque ce sont elles qui permettent de trouver des options pour résoudre le problème de l'alimentation et de l'oxygénation des lance-roquettes et des cabines pour le confort des astronautes.
- Méthodes de la chimie des protéines et de l'histochimie. Permet de contrôler les protéines et les enzymes dans les systèmes vivants.
- Utilisation de la microscopie à fluorescence, microscopie à super résolution.
- L'utilisation de la biologie moléculaire et de la biochimie et leurs méthodes de recherche.
- La biotélémétrie est une méthode qui est le résultat d'une combinaison de travaux d'ingénieurs et de médecins sur une base biologique. Il vous permet de contrôler toutes les fonctions physiologiquement importantes du travail.organisme à distance en utilisant les canaux de communication radio du corps humain et un enregistreur informatique. La biologie spatiale utilise cette méthode comme base pour suivre les effets des conditions spatiales sur les organismes des astronautes.
- Indication biologique de l'espace interplanétaire. Une méthode très importante de la biologie spatiale, qui permet d'évaluer les états interplanétaires de l'environnement, d'obtenir des informations sur les caractéristiques des différentes planètes. La base ici est l'utilisation d'animaux avec des capteurs intégrés. Ce sont les animaux expérimentaux (souris, chiens, singes) qui extraient les informations des orbites, qui sont utilisées par les scientifiques terrestres pour l'analyse et les conclusions.
Les méthodes modernes de recherche biologique permettent de résoudre non seulement des problèmes avancés de biologie spatiale, mais aussi des problèmes universels.
Problèmes de biologie spatiale
Toutes les méthodes de recherche biomédicale énumérées n'ont malheureusement pas encore été en mesure de résoudre tous les problèmes de la biologie spatiale. Il y a un certain nombre de questions d'actualité qui restent urgentes à ce jour. Passons en revue les principaux défis auxquels sont confrontées la médecine et la biologie spatiales.
- Sélection de personnel formé pour les vols spatiaux, dont l'état de santé pourrait répondre à toutes les exigences des médecins (y compris permettre aux astronautes de supporter un entraînement rigoureux et un entraînement pour les vols).
- Niveau de formation décent et fourniture de tout le nécessaire pour les équipages de l'espace de travail.
- Assurer la sécurité à tous égards (y compris contre des facteurs d'influence inconnus ou étrangersd'autres planètes) navires de travail et structures d'aéronefs.
- Réhabilitation psycho-physiologique des astronautes à leur retour sur Terre.
- Développement de moyens de protéger les astronautes et les engins spatiaux contre les radiations.
- Garantir des conditions de vie normales dans les cabines lors des vols spatiaux.
- Développement et application de la technologie informatique avancée en médecine spatiale.
- Introduction de la télémédecine spatiale et de la biotechnologie. En utilisant les méthodes de ces sciences.
- Solution de problèmes médicaux et biologiques pour des vols confortables d'astronautes vers Mars et d'autres planètes.
- Synthèse d'agents pharmacologiques qui résoudront le problème de l'approvisionnement en oxygène dans l'espace.
Développé, amélioré et complexe dans les méthodes d'application de la recherche biomédicale résoudra sûrement toutes les tâches et les problèmes existants. Cependant, quand ce sera est une question difficile et plutôt imprévisible.
Il convient de noter que non seulement les scientifiques russes, mais aussi le Conseil académique de tous les pays du monde traitent de toutes ces questions. Et c'est un gros plus. Après tout, la recherche et les recherches conjointes donneront un résultat positif disproportionnellement plus grand et plus rapide. Une coopération mondiale étroite dans la résolution des problèmes spatiaux est la clé du succès dans l'exploration de l'espace extraterrestre.
Réalisations modernes
Il existe de nombreuses réalisations de ce type. Après tout, un travail intensif est effectué chaque jour, minutieux et minutieux, ce qui vous permet de trouver de plus en plusmatériaux, tirer des conclusions et formuler des hypothèses.
L'une des découvertes les plus importantes du 21e siècle en cosmologie a été la découverte de l'eau sur Mars. Cela a immédiatement donné lieu à des dizaines d'hypothèses sur la présence ou l'absence de vie sur la planète, sur la possibilité d'une réinstallation de terriens sur Mars, etc.
Une autre découverte a été que les scientifiques ont déterminé les limites d'âge à l'intérieur desquelles une personne peut être dans l'espace aussi confortablement et sans conséquences graves que possible. Cet âge commence à partir de 45 ans et se termine vers 55-60 ans. Les jeunes qui vont dans l'espace souffrent extrêmement psychologiquement et physiologiquement à leur retour sur Terre, s'adaptant et se reconstruisant durement.
L'eau a également été découverte sur la Lune (2009). Du mercure et une grande quantité d'argent ont également été trouvés sur le satellite de la Terre.
Les méthodes de recherche biologique, ainsi que les indicateurs techniques et physiques, nous permettent de conclure en toute confiance que les effets du rayonnement ionique et de l'exposition dans l'espace sont inoffensifs (du moins pas plus nocifs que sur Terre).
Des études scientifiques ont prouvé qu'un long séjour dans l'espace n'affecte pas la santé physique des astronautes. Cependant, des problèmes psychologiques subsistent.
Des études ont été menées prouvant que les plantes supérieures réagissent différemment lorsqu'elles se trouvent dans l'espace. Les graines de certaines plantes de l'étude n'ont montré aucun changement génétique. D'autres, au contraire, montraient des déformations évidentes au niveau moléculaire.
Expériences,menées sur les cellules et les tissus d'organismes vivants (mammifères) ont prouvé que l'espace n'affecte pas l'état et le fonctionnement normaux de ces organes.
Divers types d'études médicales (tomographie, IRM, tests sanguins et urinaires, cardiogramme, tomodensitométrie, etc.) ont conduit à la conclusion que les caractéristiques physiologiques, biochimiques et morphologiques des cellules humaines restent inchangées lorsqu'elles restent dans l'espace jusqu'à 86 jours.
Dans des conditions de laboratoire, un système artificiel a été recréé qui permet de se rapprocher le plus possible de l'état d'apesanteur et ainsi d'étudier tous les aspects de l'effet de cet état sur le corps. Ceci, à son tour, a permis de développer un certain nombre de mesures préventives pour prévenir l'impact de ce facteur lors d'un vol humain en apesanteur.
Les résultats de l'exobiologie sont des données indiquant la présence de systèmes organiques en dehors de la biosphère terrestre. Jusqu'à présent, seule la formulation théorique de ces hypothèses est devenue possible, mais bientôt les scientifiques prévoient également d'obtenir des preuves pratiques.
Grâce aux recherches de biologistes, physiciens, médecins, écologistes et chimistes, les mécanismes profonds de l'impact humain sur la biosphère ont été révélés. Cela a été rendu possible en créant des écosystèmes artificiels hors de la planète et en exerçant sur eux la même influence que sur Terre.
Ce ne sont pas toutes les réalisations de la biologie spatiale, de la cosmologie et de la médecine d'aujourd'hui, mais seulement les principales. Il y a beaucoup de potentiel, dont la mise en œuvre estla tâche des sciences répertoriées pour l'avenir.
La vie dans l'espace
Selon les idées modernes, la vie dans l'espace peut exister, car des découvertes récentes confirment la présence sur certaines planètes de conditions propices à l'émergence et au développement de la vie. Cependant, les opinions des universitaires sur cette question se répartissent en deux catégories:
- la vie n'est nulle part ailleurs que sur Terre, n'a jamais été et ne sera jamais;
- la vie existe dans les vastes étendues de l'espace extra-atmosphérique, mais les gens ne l'ont pas encore découverte.
Laquelle des hypothèses est correcte - c'est à chacun de décider. Il y a suffisamment de preuves et de réfutation pour l'un et l'autre.
