La ciencia de la biología incluye muchas secciones diferentes, ciencias para niños grandes y pequeños. Y cada uno de ellos es importante no solo en la vida humana, sino para el planeta en su conjunto.
Por segundo siglo consecutivo, la gente está tratando de estudiar no solo la diversidad terrestre de la vida en todas sus manifestaciones, sino también averiguar si hay vida fuera del planeta, en el espacio exterior. Estos problemas son tratados por una ciencia especial: la biología espacial. Será discutido en nuestra revisión.
Sección de Biología - Biología Espacial
Esta ciencia es relativamente joven, pero se está desarrollando muy intensamente. Los principales aspectos del aprendizaje son:
- 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.
- El desarrollo de la vida en nuestro planeta con la participación del espacio, la evolución de los sistemas vivos y la probabilidad de existencia de biomasa fuera de nuestro planeta.
- Las posibilidades de construir sistemas cerrados y crear condiciones de vida reales en ellos para una vida cómodadesarrollo y crecimiento de organismos en el espacio exterior.
La medicina espacial y la biología son ciencias íntimamente relacionadas que estudian conjuntamente el estado fisiológico de los seres vivos en el espacio, su prevalencia en los espacios interplanetarios y su evolución.
Gracias a la investigación de estas ciencias, fue posible seleccionar 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 presencia de vida en el espacio, la capacidad de las plantas y los animales (unicelulares, multicelulares) para vivir y desarrollarse en la ingravidez.
Historia del desarrollo de la ciencia
Las raíces de la biología espacial se remontan a la antigüedad, cuando los filósofos y pensadores (científicos naturales Aristóteles, Heráclito, Platón y otros) observaban el cielo estrellado, tratando de identificar la relación 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 de determinar la forma de la Tierra y explicar su rotación. Durante mucho tiempo, hubo una teoría creada por Ptolomeo. Habló sobre el hecho de 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, el polaco Nicolaus Copernicus, que demostró la falacia de estas afirmaciones y propuso su propio sistema heliocéntrico de la estructura del mundo: en el centro está el Sol, y todos los planetas se mueven alrededor. El Sol también es una estrella. Sus puntos de vista fueron apoyados por los seguidores de Giordano. Bruno, Newton, Kepler, Galileo.
Sin embargo, la biología espacial como ciencia apareció mucho más tarde. Solo en el siglo XX, el científico ruso Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky desarrolló un sistema que permite a las personas penetrar en las profundidades del espacio y estudiarlas lentamente. Se le considera legítimamente el padre de esta ciencia. Además, los descubrimientos en física y astrofísica, química cuántica y mecánica de Einstein, Bohr, Planck, Landau, Fermi, Kapitza, Bogolyubov y otros desempeñaron un papel importante en el desarrollo de la cosmobiología.
La nueva investigación científica, que permitió a las personas realizar vuelos al espacio planificados durante mucho tiempo, hizo posible identificar justificaciones médicas y biológicas específicas para la seguridad y el impacto de las condiciones extraterrestres que formuló Tsiolkovsky. ¿Cuál era su esencia?
- A los científicos se les ha dado una justificación teórica para el efecto de la ingravidez en los organismos mamíferos.
- Modeló varias variaciones de las condiciones espaciales en el laboratorio.
- Opciones sugeridas para que los astronautas obtengan alimentos y agua con la ayuda de las plantas y la circulación de la materia.
Así, fue Tsiolkovsky quien estableció todos los postulados básicos de la astronáutica, que no han perdido su relevancia hoy en día.
Ingravidez
La investigación biológica moderna en el campo del estudio de la influencia de los factores dinámicos del cuerpo humano en el espacio permite a los astronautas deshacerse al máximo de la influencia negativa de estos mismos factores.
Hay tres características dinámicas principales:
- vibración;
- aceleración;
- ingravidez.
El efecto más inusual e importante en el cuerpo humano es la ingravidez. Este es un estado en el que la fuerza de la gravedad desaparece y no es reemplazada por otras influencias inerciales. En este caso, una persona pierde por completo la capacidad de controlar la posición del cuerpo en el espacio. Tal estado comienza ya en las capas inferiores del cosmos y persiste a lo largo de todo su espacio.
Estudios médicos y biológicos han demostrado que los siguientes cambios ocurren en el cuerpo humano en un estado de ingravidez:
- Aumenta los latidos del corazón.
- Los músculos se relajan (el tono desaparece).
- Reducción del rendimiento.
- Posibles alucinaciones espaciales.
Una persona en ingravidez puede permanecer hasta 86 días sin dañar la salud. Esto ha sido probado empíricamente y confirmado desde un punto de vista médico. Sin embargo, una de las tareas de la biología espacial y la medicina hoy en día es desarrollar un conjunto de medidas para prevenir el efecto de la ingravidez en el cuerpo humano en general, eliminar la fatiga, aumentar y consolidar el rendimiento normal.
Hay una serie de condiciones que los astronautas observan para superar la ingravidez y mantener el control sobre el cuerpo:
- el diseño de la aeronave cumple estrictamente con las normas de seguridad necesarias para los pasajeros;
- los astronautas siempre están cuidadosamente amarrados a sus asientos para evitar vuelos ascendentes imprevistos;
- todos los artículos del barco están estrictamentelugar fijo y bien asegurado para evitar lesiones;
- Los líquidos se almacenan únicamente en recipientes cerrados y sellados.
Para lograr buenos resultados en la superación de la ingravidez, los astronautas se someten a un entrenamiento exhaustivo en la Tierra. Pero, desafortunadamente, hasta ahora la investigación científica moderna no permite crear tales condiciones en el laboratorio. En nuestro planeta, no es posible vencer la fuerza de la gravedad. También es uno de los desafíos futuros para el espacio y la biología médica.
Fuerzas G en el espacio (aceleraciones)
Otro factor importante que afecta al cuerpo humano en el espacio es la aceleración o sobrecarga. La esencia de estos factores se reduce a una redistribución desigual de la carga sobre el cuerpo durante fuertes movimientos de alta velocidad en el espacio. Hay dos tipos principales de aceleración:
- a corto plazo;
- largo.
Como muestran los estudios biomédicos, ambas aceleraciones son muy importantes para influir en el estado fisiológico del cuerpo del astronauta.
Entonces, por ejemplo, bajo la acción de aceleraciones de corta duración (duran menos de 1 segundo), pueden ocurrir cambios irreversibles en el cuerpo a nivel molecular. Además, si los órganos no están entrenados, lo suficientemente débiles, existe el riesgo de ruptura de sus membranas. Tales influencias pueden llevarse a cabo durante la separación de la cápsula con el astronauta en el espacio, durante su eyección.o al aterrizar una nave en órbitas.
Por lo tanto, es muy importante que los astronautas se sometan a un examen médico completo y cierto entrenamiento físico antes de volar al espacio.
La aceleración de acción prolongada se produce durante el lanzamiento y el aterrizaje de un cohete, así como durante el vuelo en algunos lugares del espacio. El efecto de tales aceleraciones en el cuerpo, según datos proporcionados por investigaciones médicas científicas, es el siguiente:
- el latido del corazón y el pulso se aceleran;
- la respiración se acelera;
- se presentan náuseas y debilidad, piel pálida;
- la visión sufre, aparece una película roja o negra ante los ojos;
- puede sentir dolor en las articulaciones, extremidades;
- gotas tonificantes del tejido muscular;
- cambios en la regulación neuromoral;
- el intercambio de gases en los pulmones y en el cuerpo como un todo se vuelve diferente;
- puede causar sudoración.
Las fuerzas G y la ingravidez obligan a los científicos médicos a idear diferentes formas. permitiendo adaptarse, entrenar a los astronautas para que puedan resistir la acción de estos factores sin consecuencias para la salud y sin pérdida de eficiencia.
Una de las formas más efectivas de entrenar a los astronautas para acelerar es el aparato centrífugo. Es en él que puedes observar todos los cambios que ocurren en el cuerpo bajo la acción de las sobrecargas. También te permite entrenar y adaptarte a la influencia de este factor.
Vuelo espacial y medicina
Los vuelos espaciales ciertamente tienen un impacto muy grande en la salud de las personas, especialmente aquellas que no están entrenadas o tienen enfermedades crónicas. Por lo tanto, un aspecto importante es la investigación médica de todas las sutilezas del vuelo, todas las reacciones del cuerpo a los efectos más diversos e increíbles de las fuerzas extraterrestres.
Volar en condiciones de ingravidez obliga a la medicina y la biología modernas a inventar y formular (al mismo tiempo implementar, por supuesto) un conjunto de medidas para proporcionar a los astronautas una nutrición normal, descanso, suministro de oxígeno, capacidad de trabajo, etc.
Además, la medicina está diseñada para proporcionar a los cosmonautas una asistencia decente en caso de situaciones de emergencia imprevistas, así como protección contra los efectos de fuerzas desconocidas de otros planetas y espacios. Es bastante difícil, requiere mucho tiempo y esfuerzo, una gran base teórica, el uso de los últimos equipos y medicamentos modernos.
Además, la medicina, junto 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
La biología espacial, como cualquier otra ciencia biológica, tiene un determinado conjunto de métodos que permiten realizar investigaciones, acumular material teórico y confirmarlo con conclusiones prácticas. Estos métodos a lo largo del tiempopermanecen sin cambios, se actualizan y modernizan de acuerdo con la época actual. Sin embargo, los métodos de biología históricamente establecidos siguen siendo relevantes hasta el día de hoy. Estos incluyen:
- Observación.
- Experimento.
- Análisis histórico.
- Descripción.
- Comparación.
Estos métodos de investigación biológica son básicos, relevantes en cualquier momento. Pero hay una serie de otras que han surgido con el desarrollo de la ciencia y la tecnología, la física electrónica y la biología molecular. Se les llama modernos y juegan el papel más importante en el estudio de todos los procesos biológico-químicos, médicos y fisiológicos.
Métodos modernos
- Métodos de ingeniería genética y bioinformática. Esto incluye transformación agrobacteriana y balística, PCR (reacciones en cadena de la polimerasa). El papel de las investigaciones biológicas de este tipo es grande, ya que son ellas las que permiten encontrar opciones para solucionar el problema de la alimentación y oxigenación de lanzacohetes y cabinas para comodidad de los astronautas.
- Métodos de química e histoquímica de proteínas. Permite controlar proteínas y enzimas en los sistemas vivos.
- Usando microscopía de fluorescencia, microscopía de súper resolución.
- El uso de la biología molecular y la bioquímica y sus métodos de investigación.
- La biotelemetría es un método que es el resultado de una combinación del trabajo de ingenieros y médicos sobre una base biológica. Le permite controlar todas las funciones fisiológicamente importantes del trabajo.organismo a distancia utilizando los canales de comunicación por radio del cuerpo humano y una grabadora de computadora. La biología espacial utiliza este método como base para rastrear los efectos de las condiciones espaciales en los organismos de los astronautas.
- Indicación biológica del espacio interplanetario. Un método muy importante de la biología espacial, que permite 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 de experimentación (ratones, perros, monos) los que extraen información de las órbitas, que utilizan los científicos terrestres para el análisis y las conclusiones.
Los métodos modernos de investigación biológica permiten resolver problemas avanzados no solo de la biología espacial, sino también universales.
Problemas de la biología espacial
Todos los métodos enumerados de investigación biomédica, desafortunadamente, aún no han podido resolver todos los problemas de la biología espacial. Hay una serie de cuestiones de actualidad que siguen siendo urgentes hasta el día de hoy. Echemos un vistazo a los principales desafíos que enfrenta la biología y la medicina espacial.
- Selección de personal capacitado para vuelos espaciales, cuya condición de salud podría cumplir con todos los requisitos de los médicos (incluido permitir que los astronautas soporten un riguroso entrenamiento y entrenamiento para vuelos).
- Nivel decente de formación y suministro de todo lo necesario para el trabajo de las tripulaciones espaciales.
- Garantizar la seguridad en todos los aspectos (incluidos los factores de influencia extraños o desconocidos)de otros planetas) naves en funcionamiento y estructuras de aeronaves.
- Rehabilitación psicofisiológica de los astronautas al regresar a la Tierra.
- Desarrollo de formas de proteger a los astronautas y las naves espaciales de la radiación.
- Garantizar condiciones de vida normales en las cabinas durante los vuelos espaciales.
- Desarrollo y aplicación de tecnología informática avanzada en medicina espacial.
- Introducción de la biotecnología y la telemedicina espacial. Utilizando los métodos de estas ciencias.
- Solución de problemas médicos y biológicos para cómodos vuelos de astronautas a Marte y otros planetas.
- Síntesis de agentes farmacológicos que resolverán el problema del suministro de oxígeno en el espacio.
Los métodos de aplicación desarrollados, mejorados y complejos de la investigación biomédica seguramente resolverán todas las tareas y problemas existentes. Sin embargo, cuándo será esto es una pregunta difícil y bastante impredecible.
Cabe señalar que no solo los científicos rusos, sino también el Consejo Académico de todos los países del mundo se ocupan de todos estos problemas. Y esto es una gran ventaja. Después de todo, la investigación y las búsquedas conjuntas darán un resultado positivo desproporcionadamente mayor y más rápido. La estrecha cooperación mundial para resolver problemas espaciales es la clave del éxito en la exploración del espacio extraterrestre.
Logros modernos
Hay muchos de esos logros. Después de todo, se lleva a cabo un trabajo intensivo todos los días, minucioso y minucioso, que le permite encontrar más y másmateriales, sacar conclusiones y formular hipótesis.
Uno de los descubrimientos más importantes del siglo XXI en cosmología fue el descubrimiento de agua en Marte. Esto inmediatamente dio lugar a decenas de hipótesis sobre la presencia o ausencia de vida en el planeta, sobre la posibilidad de reasentamiento de terrícolas en Marte, etc.
Otro descubrimiento fue que los científicos determinaron los límites de edad dentro de los cuales una persona puede estar en el espacio con la mayor comodidad y sin consecuencias graves. Esta edad comienza a partir de los 45 años y termina alrededor de los 55-60 años. Los jóvenes que van al espacio sufren mucho psicológica y fisiológicamente al regresar a la Tierra, adaptándose y reconstruyéndose con fuerza.
También se descubrió agua en la Luna (2009). También se encontraron mercurio y una gran cantidad de plata en el satélite de la Tierra.
Los métodos de investigación biológica, así como los indicadores físicos y de ingeniería, nos permiten concluir con confianza que los efectos de la radiación iónica y la exposición en el espacio son inofensivos (al menos no más dañinos que en la Tierra).
Los estudios científicos han demostrado que una estancia prolongada en el espacio no afecta a la salud física de los astronautas. Sin embargo, los problemas psicológicos persisten.
Se han realizado estudios que demuestran que las plantas superiores reaccionan de manera diferente al estar en el espacio. Las semillas de algunas plantas en el estudio no mostraron ningún cambio genético. Otros, por el contrario, mostraban evidentes deformaciones a nivel molecular.
Experiencias,realizado en células y tejidos de organismos vivos (mamíferos) demostró que el espacio no afecta el estado normal y el funcionamiento de estos órganos.
Varios tipos de estudios médicos (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 permanecen en el espacio hasta 86 días.
En condiciones de laboratorio se recreó un sistema artificial que permite acercarse lo más posible al estado de ingravidez y así estudiar todos los aspectos del efecto de este estado en el cuerpo. Esto, a su vez, permitió desarrollar una serie de medidas preventivas para evitar el impacto de este factor durante un vuelo humano en gravedad cero.
Los resultados de la exobiología son datos que indican la presencia de sistemas orgánicos fuera de la biosfera terrestre. Hasta ahora, solo ha sido posible la formulación teórica de estos supuestos, pero pronto los científicos planean obtener evidencia práctica también.
Gracias a la investigación de biólogos, físicos, médicos, ecologistas y químicos, se han revelado mecanismos profundos del impacto humano en la biosfera. Esto fue posible mediante la creación de ecosistemas artificiales fuera del planeta y ejerciendo sobre ellos la misma influencia que en la Tierra.
Estos no son todos los logros de la biología espacial, la cosmología y la medicina en la actualidad, sino solo los principales. Hay mucho potencial, cuya implementación esla tarea de las ciencias enumeradas para el futuro.
Vida en el espacio
Según las ideas modernas, la vida en el espacio puede existir, ya que recientes descubrimientos confirman la presencia en algunos planetas de condiciones adecuadas para el surgimiento y desarrollo de la vida. Sin embargo, las opiniones de los estudiosos sobre este tema se dividen en dos categorías:
- la vida no existe más que en la Tierra, nunca existió ni existirá;
- La vida existe en las vastas extensiones del espacio exterior, pero la gente aún no la ha descubierto.
Cuál de las hipótesis es correcta: depende de cada individuo decidir. Hay suficiente evidencia y refutación tanto para uno como para el otro.
