Биология ғылымы көптеген түрлі бөлімдерді, үлкен және кіші балалар туралы ғылымдарды қамтиды. Және олардың әрқайсысы адам өмірінде ғана емес, жалпы планета үшін маңызды.
Адамдар екінші ғасыр қатарынан тіршіліктің жер бетіндегі алуан түрлілігін оның барлық көріністерінде зерттеп қана қоймай, планетадан тыс, ғарыш кеңістігінде тіршілік бар-жоғын білуге тырысуда. Бұл мәселелермен арнайы ғылым – ғарыштық биология айналысады. Ол біздің шолуымызда талқыланады.
Биология бөлімі - Ғарыш биологиясы
Бұл ғылым салыстырмалы түрде жас, бірақ өте қарқынды дамып келеді. Оқытудың негізгі аспектілері:
- Ғарыш факторлары және олардың тірі ағзаларға әсері, ғарыштағы немесе ұшақтағы барлық тірі жүйелердің тіршілік әрекеті.
- Ғарыштың қатысуымен планетамыздағы тіршіліктің дамуы, тірі жүйелердің эволюциясы және планетамыздан тыс биомассаның болуы ықтималдығы.
- Жабық жүйелерді құру және оларда жайлы өмір сүру үшін нақты өмір сүру жағдайларын жасау мүмкіндіктеріғарыштағы ағзалардың дамуы мен өсуі.
Ғарыш медицинасы мен биология бір-бірімен тығыз байланысты ғылымдар, олар ғарыштағы тірі тіршілік иелерінің физиологиялық күйін, олардың планетааралық кеңістікте таралуын және эволюциясын бірлесіп зерттейді.
Осы ғылымдардың зерттеулерінің арқасында денсаулыққа ешбір зиян келтірмей, ғарышта адамдарды табудың оңтайлы шарттарын таңдауға мүмкіндік туды. Ғарышта тіршіліктің болуы, өсімдіктер мен жануарлардың (бір жасушалы, көп жасушалы) салмақсыздықта өмір сүріп, дами алатындығы туралы орасан зор материал жиналды.
Ғылымның даму тарихы
Ғарыштық биологияның тамыры ежелгі дәуірде, философтар мен ойшылдар – жаратылыстану ғалымдары Аристотель, Гераклит, Платон және т.б. Ай мен Күннің Жермен байланысын анықтауға тырысып, жұлдызды аспанды тамашалаған кезден басталады., олардың ауылшаруашылық жерлері мен жануарларға әсер ету себептерін түсіну.
Кейін орта ғасырларда Жердің пішінін анықтау және оның айналуын түсіндіру әрекеттері басталды. Ұзақ уақыт бойы Птоломей жасаған теория болды. Ол Жердің Әлемнің орталығы және барлық басқа планеталар мен аспан денелері оның айналасында қозғалатыны (геоцентрлік жүйе) туралы айтты.
Алайда бұл тұжырымдардың қателігін дәлелдеп, әлемдік құрылымның өзінің гелиоцентрлік жүйесін ұсынған тағы бір ғалым поляк Николай Коперник болды: орталықта Күн орналасқан, ал барлық планеталар айнала қозғалады. Күн де жұлдыз. Оның көзқарастарын Джорданоның ізбасарлары қолдадыБруно, Ньютон, Кеплер, Галилео.
Алайда ғарыш биологиясы ғылым ретінде әлдеқайда кейінірек пайда болды. Тек 20 ғасырда орыс ғалымы Константин Эдуардович Циолковский адамдарға ғарыштың тереңдігіне еніп, оларды баяу зерттеуге мүмкіндік беретін жүйені жасады. Ол осы ғылымның атасы болып саналады. Сондай-ақ, космобиологияның дамуында Эйнштейн, Бор, Планк, Ландау, Ферми, Капица, Боголюбов және басқалардың физика мен астрофизика, кванттық химия және механикадағы ашқан жаңалықтары үлкен рөл атқарды.
Адамдарға ғарышқа ұзақ жоспарлы ұшуларды жасауға мүмкіндік берген жаңа ғылыми зерттеулер Циолковский тұжырымдаған жерден тыс жағдайлардың қауіпсіздігі мен әсерінің нақты медициналық және биологиялық негіздемелерін анықтауға мүмкіндік берді. Олардың мәні неде болды?
- Ғалымдарға салмақсыздықтың сүтқоректілер ағзаларына әсерінің теориялық негіздемесі берілді.
- Ол зертханада ғарыш жағдайларының бірнеше вариациясын модельдеді.
- Ғарышкерлерге өсімдіктердің және зат айналымының көмегімен тамақ пен су алудың ұсынылған нұсқалары.
Осылайша, бүгінгі күні де өзектілігін жоймаған астронавтиканың барлық негізгі постулаттары Циолковский болды.
Салмақсыздық
Ғарыштағы динамикалық факторлардың адам ағзасына әсерін зерттеу саласындағы заманауи биологиялық зерттеулер ғарышкерлерге дәл осы факторлардың теріс әсерінен барынша арылуға мүмкіндік береді.
Үш негізгі динамикалық сипаттама бар:
- діріл;
- жеделдеу;
- салмақсыздық.
Адам ағзасына ең ерекше және маңызды әсер – салмақсыздық. Бұл ауырлық күші жойылатын және ол басқа инерциялық әсерлермен ауыстырылмайтын күй. Бұл жағдайда адам дененің кеңістіктегі жағдайын бақылау мүмкіндігін толығымен жоғалтады. Мұндай күй ғарыштың төменгі қабаттарында басталып, оның бүкіл кеңістігінде сақталады.
Медициналық-биологиялық зерттеулер салмақсыздық жағдайында адам ағзасында келесі өзгерістер болатынын көрсетті:
- Жүректің соғуы жиілейді.
- Бұлшықеттер босаңсыды (тонус кетеді).
- Өнімділік төмендеді.
- Мүмкін кеңістіктік галлюцинациялар.
Салмақсыздықпен ауыратын адам денсаулығына зиянсыз 86 күнге дейін тұра алады. Бұл эмпирикалық түрде дәлелденді және медициналық тұрғыдан расталды. Дегенмен, бүгінгі күні ғарыштық биология мен медицинаның міндеттерінің бірі салмақсыздықтың жалпы адам ағзасына әсерін болдырмау, шаршауды жою, қалыпты өнімділікті арттыру және бекіту бойынша шаралар кешенін әзірлеу болып табылады.
Ғарышкерлер салмақсыздықты жеңу және денені бақылауды сақтау үшін бірқатар шарттарды сақтайды:
- ұшақтың дизайны жолаушылар үшін қажетті қауіпсіздік стандарттарына қатаң сәйкес келеді;
- ғарышкерлер күтпеген жерден жоғары ұшуларды болдырмау үшін әрқашан орындарына мұқият байланады;
- кемедегі барлық заттар қатаң түрдежарақаттанбау үшін бекітілген орын және дұрыс бекітілген;
- Сұйықтар тек жабық, жабық контейнерлерде сақталады.
Салмақсыздықты жеңуде жақсы нәтижелерге жету үшін ғарышкерлер жер бетінде жан-жақты дайындықтан өтеді. Бірақ, өкінішке орай, әзірге заманауи ғылыми зерттеулер зертханада мұндай жағдай жасауға мүмкіндік бермей отыр. Біздің планетада ауырлық күшін жеңу мүмкін емес. Сондай-ақ бұл ғарыш пен медициналық биологияның болашақ міндеттерінің бірі.
Кеңістіктегі G-күштері (үдеулер)
Ғарыштағы адам ағзасына әсер ететін тағы бір маңызды фактор - жеделдету немесе шамадан тыс жүктеме. Бұл факторлардың мәні ғарышта күшті жоғары жылдамдықты қозғалыстар кезінде денеге жүктемені біркелкі қайта бөлуге дейін төмендейді. Жеделдетудің екі негізгі түрі бар:
- қысқа мерзімді;
- ұзын.
Биомедициналық зерттеулер көрсеткендей, екі жеделдету де ғарышкер денесінің физиологиялық күйіне әсер етуде өте маңызды.
Сонымен, мысалы, қысқа мерзімді үдеулердің әсерінен (олар 1 секундтан аз уақытқа созылады) молекулалық деңгейде организмде қайтымсыз өзгерістер болуы мүмкін. Сондай-ақ, егер органдар оқытылмаған болса, жеткілікті әлсіз болса, олардың мембраналарының жарылуы қаупі бар. Мұндай әсерлер ғарышкермен капсуланы ғарышта бөлу кезінде, оны лақтыру кезінде жүзеге асырылуы мүмкін.немесе кемені орбитаға қондырғанда.
Сондықтан ғарышкерлердің ғарышқа ұшар алдында мұқият медициналық тексеруден өтіп, белгілі бір дене шынықтыру жаттығуларынан өткені өте маңызды.
Ұзақ әрекет ететін жеделдету зымыран ұшыру және қону кезінде, сондай-ақ ғарыштағы кейбір кеңістіктік орындарда ұшу кезінде пайда болады. Мұндай жеделдетулердің ағзаға әсері ғылыми медициналық зерттеулердің деректері бойынша келесідей:
- жүрек соғысы мен тамыр соғуы тездейді;
- тыныс тездейді;
- жүрек айну және әлсіздік пайда болады, тері жамылғысы бозарған;
- көру ауырады, көз алдында қызыл немесе қара қабық пайда болады;
- буындарда, аяқ-қолдарда ауру сезімі болуы мүмкін;
- бұлшықет тінінің тонусы төмендейді;
- нейроморальды реттеудің өзгеруі;
- Өкпедегі және жалпы ағзадағы газ алмасу басқаша болады;
- терлеуді тудыруы мүмкін.
G-күштері мен салмақсыздық медицина ғалымдарын әртүрлі жолдармен келуге мәжбүр етеді. бейімделуге, ғарышкерлерді денсаулыққа зиянсыз және тиімділікті жоғалтпай осы факторлардың әсеріне төтеп бере алатындай етіп үйретуге мүмкіндік береді.
Ғарышкерлерді жылдамдатуға үйретудің ең тиімді әдістерінің бірі - центрифуга аппараты. Онда сіз шамадан тыс жүктемелердің әсерінен денеде болатын барлық өзгерістерді байқауға болады. Ол сондай-ақ осы фактордың әсеріне үйренуге және бейімделуге мүмкіндік береді.
Ғарышқа ұшу және дәрі
Ғарыштық ұшулар, әрине, адамдардың, әсіресе оқытылмаған немесе созылмалы аурулары бар адамдардың денсаулығына өте үлкен әсер етеді. Сондықтан, маңызды аспект - бұл ұшудың барлық нәзіктіктерін, дененің жерден тыс күштердің ең алуан түрлі және керемет әсерлеріне барлық реакцияларын медициналық зерттеу.
Салмақсыздықта ұшу қазіргі заманғы медицина мен биологияны ғарышкерлерді қалыпты тамақтанумен, демалыспен, оттегімен қамтамасыз ету, жұмыс қабілеттілігі және т.б. қамтамасыз ететін шаралар кешенін ойлап табуға және тұжырымдауға (әрине, бір мезгілде жүзеге асыруға) мәжбүр етеді.
Сонымен қатар, медицина ғарышкерлерге күтпеген, төтенше жағдайлар кезінде лайықты көмек көрсетуге, сондай-ақ басқа планеталар мен кеңістіктердің белгісіз күштерінің әсерінен қорғауға арналған. Бұл өте қиын, ол көп уақыт пен күш-жігерді, үлкен теориялық базаны, тек соңғы заманауи жабдықтар мен препараттарды қолдануды талап етеді.
Сонымен қатар, медицина физика және биологиямен қатар ғарышкерлерді ғарыштық жағдайлардың физикалық факторларынан қорғау міндетіне ие, мысалы:
- температура;
- радиация;
- қысым;
- метеориттер.
Сондықтан барлық осы факторлар мен мүмкіндіктерді зерттеу өте маңызды.
Биологиядағы зерттеу әдістері
Ғарыш биологиясының кез келген басқа биологиялық ғылым сияқты зерттеу жүргізуге, теориялық материалды жинақтауға және оны практикалық қорытындылармен растауға мүмкіндік беретін белгілі бір әдістер кешені бар. Бұл әдістер уақыт өте келеөзгеріссіз қалады, ағымдағы уақытқа сәйкес жаңартылады және жаңартылады. Дегенмен, биологияның тарихи қалыптасқан әдістері бүгінгі күнге дейін өзекті болып қала береді. Оларға мыналар жатады:
- Бақылау.
- Эксперимент.
- Тарихи талдау.
- Сипаттамасы.
- Салыстыру.
Бұл биологиялық зерттеу әдістері негізгі, кез келген уақытта өзекті болып табылады. Бірақ ғылым мен техниканың, электронды физиканың және молекулалық биологияның дамуымен бірге пайда болған бірқатар басқалары бар. Олар заманауи деп аталады және барлық биологиялық-химиялық, медициналық және физиологиялық процестерді зерттеуде ең үлкен рөл атқарады.
Заманауи әдістер
- Гендік инженерия және биоинформатика әдістері. Бұған агробактериялық және баллистикалық трансформация, ПТР (полимеразды тізбекті реакциялар) жатады. Мұндай биологиялық зерттеулердің рөлі зор, өйткені дәл осылар ғарышкерлердің жайлылығы үшін зымыран тасығыштар мен кабиналарды тамақтандыру және оттегімен қамтамасыз ету мәселесін шешудің нұсқаларын табуға мүмкіндік береді.
- Белоктар химиясы және гистохимия әдістері. Тірі жүйелердегі ақуыздар мен ферменттерді басқаруға мүмкіндік беріңіз.
- Флуоресцентті микроскопияны, жоғары ажыратымдылықты микроскопияны пайдалану.
- Молекулалық биология мен биохимияны және олардың зерттеу әдістерін қолдану.
- Биотелеметрия – инженерлер мен дәрігерлердің биологиялық негіздегі бірлескен жұмысының нәтижесі болып табылатын әдіс. Ол жұмыстың барлық физиологиялық маңызды функцияларын басқаруға мүмкіндік береді.адам ағзасының радиобайланыс арналарын және компьютерлік жазу құрылғысын пайдалана отырып, қашықтықтағы организм. Ғарыш биологиясы бұл әдісті ғарыштық жағдайлардың ғарышкерлер ағзаларына әсерін бақылаудың негізі ретінде пайдаланады.
- Планетааралық кеңістіктің биологиялық көрсеткіші. Ғарыштық биологияның өте маңызды әдісі, ол қоршаған ортаның планетааралық күйлерін бағалауға, әртүрлі планеталардың сипаттамалары туралы ақпарат алуға мүмкіндік береді. Мұнда негіз - кірістірілген сенсорлары бар жануарларды пайдалану. Бұл тәжірибелік жануарлар (тышқандар, иттер, маймылдар) орбиталардан ақпарат алады, оны жердегі ғалымдар талдау және қорытынды жасау үшін пайдаланады.
Биологиялық зерттеудің заманауи әдістері ғарыштық биологияның ғана емес, сонымен қатар әмбебап мәселелерінің озық мәселелерін шешуге мүмкіндік береді.
Ғарыш биологиясының мәселелері
Тізімде келтірілген биомедициналық зерттеулердің барлық әдістері, өкінішке орай, ғарыштық биологияның барлық мәселелерін әлі шеше алған жоқ. Бүгінгі күнге дейін өзекті болып отырған бірқатар өзекті мәселелер бар. Ғарыштық медицина мен биология алдында тұрған негізгі қиындықтарды қарастырайық.
- Денсаулығы дәрігерлердің барлық талаптарына сәйкес келетін ғарышқа ұшу үшін дайындалған персоналды таңдау (соның ішінде ғарышкерлерге қатаң жаттығулар мен ұшуларға дайындыққа төтеп беруге мүмкіндік береді).
- Дайындықтың лайықты деңгейі және ғарыш экипаждарының жұмыс істеуіне қажеттінің барлығымен қамтамасыз ету.
- Барлық жағынан қауіпсіздікті қамтамасыз ету (соның ішінде белгісіз немесе бөгде әсер ету факторларыбасқа планеталардан) жұмыс істейтін кемелер мен ұшақ құрылымдары.
- Ғарышкерлердің Жерге оралған кездегі психофизиологиялық оңалтуы.
- Ғарышкерлер мен ғарыш аппараттарын радиациядан қорғау тәсілдерін әзірлеу.
- Ғарышқа ұшу кезінде кабиналарда қалыпты өмір сүру жағдайларын қамтамасыз ету.
- Ғарыш медицинасында озық компьютерлік технологияны әзірлеу және қолдану.
- Ғарыштық телемедицина мен биотехнологияны енгізу. Осы ғылымдардың әдістерін қолдану.
- Ғарышкерлердің Марсқа және басқа планеталарға жайлы ұшуы үшін медициналық және биологиялық мәселелердің шешімі.
- Кеңістікте оттегімен қамтамасыз ету мәселесін шешетін фармакологиялық агенттердің синтезі.
Әзірленген, жетілдірілген және кешенді биомедициналық зерттеулердің қолдану әдістері барлық міндеттер мен бар мәселелерді шешеді. Дегенмен, бұл қашан болады деген қиын және болжау мүмкін емес сұрақ.
Осы мәселелердің барлығымен тек Ресей ғалымдары ғана емес, дүние жүзінің барлық елдерінің Ғылыми кеңесі айналысатынын айта кеткен жөн. Және бұл үлкен плюс. Өйткені, бірлескен зерттеулер мен ізденістер пропорционалды емес және жылдам оң нәтиже береді. Ғарыш мәселелерін шешудегі жаһандық тығыз ынтымақтастық - бұл жерден тыс кеңістікті зерттеудегі табыстың кілті.
Заманауи жетістіктер
Мұндай жетістіктер көп. Өйткені, қарқынды жұмыс күн сайын, мұқият және тынымсыз жүргізіледі, бұл сізге көбірек табуға мүмкіндік береді.материалдар, қорытындылар жасау және гипотезаларды тұжырымдау.
21 ғасырдағы космологиядағы ең маңызды жаңалықтардың бірі Марста судың ашылуы болды. Бұл бірден планетада тіршіліктің бар-жоғы туралы, жер тұрғындарының Марсқа қоныс аудару мүмкіндігі туралы және т.б. туралы ондаған гипотезаларды тудырды.
Тағы бір жаңалық, ғалымдар адамның ғарышта барынша ыңғайлы және ауыр зардаптарсыз болуы мүмкін жас шегін анықтады. Бұл жас 45 жастан басталып, шамамен 55-60 жаста аяқталады. Ғарышқа ұшатын жастар Жерге оралғанда, бейімделу және қайта құру кезінде қатты психологиялық және физиологиялық тұрғыдан қатты зардап шегеді.
Айда да су табылды (2009). Сондай-ақ Жер серігінен сынап пен көп мөлшерде күміс табылды.
Биологиялық зерттеу әдістері, сондай-ақ инженерлік-физикалық көрсеткіштер ғарыштағы иондық сәулеленудің және әсер етудің әсері зиянсыз (кем дегенде Жердегіден де зиянды емес) деген сенімді қорытынды жасауға мүмкіндік береді.
Ғылыми зерттеулер ғарышта ұзақ болу ғарышкерлердің физикалық денсаулығына әсер етпейтінін дәлелдеді. Дегенмен, психологиялық мәселелер әлі де сақталады.
Жоғары сатыдағы өсімдіктер ғарышта болған кезде әртүрлі әрекет ететінін дәлелдейтін зерттеулер жүргізілді. Зерттеуге алынған кейбір өсімдіктердің тұқымдарында генетикалық өзгерістер байқалмаған. Басқалары, керісінше, молекулалық деңгейде айқын деформацияларды көрсетті.
Тәжірибелер,тірі ағзалардың (сүтқоректілердің) жасушалары мен тіндерінде жүргізілген зерттеулер ғарыш бұл органдардың қалыпты күйі мен жұмысына әсер етпейтінін дәлелдеді.
Медициналық зерттеулердің әртүрлі түрлері (томография, МРТ, қан және зәр анализі, кардиограмма, компьютерлік томография және т.б.) ғарышта болған кезде адам жасушаларының физиологиялық, биохимиялық, морфологиялық сипаттамалары өзгеріссіз қалады деген қорытындыға келді. 86 күнге дейін.
Зертханалық жағдайларда салмақсыздық жағдайына барынша жақындауға және осылайша бұл күйдің ағзаға әсерінің барлық аспектілерін зерттеуге мүмкіндік беретін жасанды жүйе қайта жасалды. Бұл өз кезегінде адамның нөлдік ауырлықта ұшуы кезінде осы фактордың әсерін болдырмау үшін бірқатар алдын алу шараларын әзірлеуге мүмкіндік берді.
Экзобиологияның нәтижелері жер биосферасынан тыс органикалық жүйелердің бар екенін көрсететін деректер болып табылады. Әзірге бұл болжамдарды тек теориялық тұжырымдау мүмкін болды, бірақ жақын арада ғалымдар практикалық дәлелдерді де алуды жоспарлап отыр.
Биологтардың, физиктердің, дәрігерлердің, экологтардың және химиктердің зерттеулерінің арқасында адамның биосфераға әсер етуінің терең механизмдері ашылды. Бұл планетадан тыс жасанды экожүйелерді құру және оларға Жердегідей әсер ету арқылы мүмкін болды.
Бұл бүгінгі күні ғарыштық биология, космология және медицинаның барлық жетістіктері емес, тек негізгілері ғана. Әлеует көп, оны жүзеге асыруаталған ғылымдардың болашақтағы міндеті.
Ғарыштағы өмір
Қазіргі заманғы идеяларға сәйкес, ғарышта тіршілік болуы мүмкін, өйткені соңғы жаңалықтар кейбір планеталарда тіршіліктің пайда болуы мен дамуы үшін қолайлы жағдайлардың бар екенін растайды. Алайда бұл мәселеге қатысты ғалымдардың пікірлері екі топқа бөлінеді:
- өмір Жерден басқа еш жерде жоқ, ешқашан болған және болмайды;
- өмір ғарыш кеңістігінде бар, бірақ адамдар оны әлі ашқан жоқ.
Гипотезалардың қайсысы дұрыс – оны әркім өзі шешеді. Біреуіне де, екіншісіне де дәлел мен теріске шығару жеткілікті.
