A ciência da biologia inclui muitas seções diferentes, ciências infantis grandes e pequenas. E cada um deles é importante não só na vida humana, mas para o planeta como um todo.
Pelo segundo século consecutivo, as pessoas estão tentando estudar não só a diversidade terrestre da vida em todas as suas manifestações, mas também descobrir se existe vida fora do planeta, no espaço sideral. Essas questões são tratadas por uma ciência especial - a biologia espacial. Será discutido em nossa revisão.
Seção de Biologia - Biologia Espacial
Esta ciência é relativamente jovem, mas em desenvolvimento muito intenso. Os principais aspectos da aprendizagem são:
- Fatores do espaço sideral e sua influência sobre os organismos dos seres vivos, a atividade vital de todos os sistemas vivos no espaço ou aeronaves.
- O desenvolvimento da vida em nosso planeta com a participação do espaço, a evolução dos sistemas vivos e a probabilidade da existência de biomassa fora do nosso planeta.
- As possibilidades de construir sistemas fechados e criar neles condições reais de vida para umadesenvolvimento e crescimento de organismos no espaço sideral.
Medicina espacial e biologia são ciências intimamente relacionadas que estudam em conjunto o estado fisiológico dos seres vivos no espaço, sua prevalência nos espaços interplanetários e evolução.
Graças à pesquisa dessas ciências, tornou-se possível selecionar as condições ideais para encontrar pessoas no espaço, e sem causar danos à saúde. Enorme material foi coletado sobre a presença de vida no espaço, a capacidade de plantas e animais (unicelulares, multicelulares) de viver e se desenvolver na ausência de peso.
História do desenvolvimento da ciência
As raízes da biologia espacial remontam aos tempos antigos, quando filósofos e pensadores - cientistas naturais Aristóteles, Heráclito, Platão e outros - observavam o céu estrelado, tentando identificar a relação da Lua e do Sol com a Terra, para entender as razões de sua influência em terras agrícolas e animais.
Mais tarde, na Idade Média, começaram as tentativas de determinar a forma da Terra e explicar sua rotação. Por muito tempo, existiu uma teoria criada por Ptolomeu. Ela falou sobre o fato de que a Terra é o centro do Universo, e todos os outros planetas e corpos celestes se movem em torno dela (sistema geocêntrico).
No entanto, houve outro cientista, o polonês Nicolau Copérnico, que provou a falácia dessas afirmações e propôs seu próprio sistema heliocêntrico da estrutura do mundo: no centro está o Sol, e todos os planetas se movem. O Sol também é uma estrela. Suas opiniões foram apoiadas pelos seguidores de GiordanoBruno, Newton, Kepler, Galileu.
No entanto, a biologia espacial como ciência surgiu muito mais tarde. Somente no século 20, o cientista russo Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky desenvolveu um sistema que permite que as pessoas penetrem nas profundezas do espaço e as estudem lentamente. Ele é legitimamente considerado o pai desta ciência. Além disso, descobertas em física e astrofísica, química quântica e mecânica por Einstein, Bohr, Planck, Landau, Fermi, Kapitza, Bogolyubov e outros desempenharam um grande papel no desenvolvimento da cosmobiologia.
Novas pesquisas científicas, que permitiram que as pessoas fizessem voos planejados para o espaço, tornaram possível identificar justificativas médicas e biológicas específicas para a segurança e o impacto das condições extraterrestres que Tsiolkovsky formulou. Qual era a essência deles?
- Os cientistas receberam uma justificativa teórica para o efeito da ausência de peso em organismos mamíferos.
- Ele modelou diversas variações de condições espaciais no laboratório.
- Opções sugeridas para os astronautas obterem comida e água com a ajuda das plantas e da circulação da matéria.
Assim, foi Tsiolkovsky quem estabeleceu todos os postulados básicos da astronáutica, que não perderam sua relevância hoje.
Impesabilidade
A pesquisa biológica moderna no campo do estudo da influência de fatores dinâmicos no corpo humano no espaço permite que os astronautas se livrem ao máximo da influência negativa desses mesmos fatores.
Existem três características dinâmicas principais:
- vibração;
- aceleração;
- ausência de peso.
O efeito mais incomum e importante no corpo humano é a ausência de peso. Este é um estado em que a força da gravidade desaparece e não é substituída por outras influências inerciais. Nesse caso, uma pessoa perde completamente a capacidade de controlar a posição do corpo no espaço. Tal estado começa já nas camadas inferiores do cosmos e persiste por todo o seu espaço.
Estudos médicos e biológicos mostraram que as seguintes mudanças ocorrem no corpo humano em um estado de ausência de peso:
- Aumento do batimento cardíaco.
- Os músculos relaxam (o tônus desaparece).
- Desempenho reduzido.
- Possíveis alucinações espaciais.
Uma pessoa sem peso é capaz de ficar até 86 dias sem prejudicar a saúde. Isso foi comprovado empiricamente e confirmado do ponto de vista médico. No entanto, uma das tarefas da biologia espacial e da medicina hoje é desenvolver um conjunto de medidas para evitar o efeito da f alta de peso no corpo humano em geral, eliminar a fadiga, aumentar e consolidar o desempenho normal.
Há uma série de condições que os astronautas observam para superar a f alta de peso e manter o controle sobre o corpo:
- o projeto da aeronave atende rigorosamente às normas de segurança necessárias para os passageiros;
- astronautas são sempre cuidadosamente amarrados em seus assentos para evitar vôos ascendentes imprevistos;
- todos os itens do navio são estritamentelugar fixo e seguro adequadamente para evitar ferimentos;
- Os líquidos são armazenados apenas em recipientes fechados e selados.
Para alcançar bons resultados na superação da ausência de peso, os astronautas passam por um treinamento completo na Terra. Mas, infelizmente, até agora a pesquisa científica moderna não permite criar tais condições em laboratório. Em nosso planeta, não é possível superar a força da gravidade. É também um dos desafios futuros para o espaço e a biologia médica.
G-forças no espaço (aceleração)
Outro fator importante que afeta o corpo humano no espaço é a aceleração, ou sobrecarga. A essência desses fatores é reduzida a uma redistribuição desigual da carga no corpo durante fortes movimentos de alta velocidade no espaço. Existem dois tipos principais de aceleração:
- curto prazo;
- longo.
Como mostram estudos biomédicos, ambas as acelerações são muito importantes para influenciar o estado fisiológico do corpo do astronauta.
Assim, por exemplo, sob a ação de acelerações de curto prazo (duram menos de 1 segundo), mudanças irreversíveis podem ocorrer no corpo no nível molecular. Além disso, se os órgãos não estiverem treinados, fracos o suficiente, existe o risco de ruptura de suas membranas. Tais influências podem ser realizadas durante a separação da cápsula com o astronauta no espaço, durante sua ejeçãoou ao pousar uma nave em órbitas.
Portanto, é muito importante que os astronautas passem por um exame médico completo e certo treinamento físico antes de voar para o espaço.
Aceleração de ação prolongada ocorre durante o lançamento e pouso de um foguete, bem como durante o vôo em alguns lugares espaciais no espaço. O efeito de tais acelerações no corpo, de acordo com dados fornecidos pela pesquisa médica científica, é o seguinte:
- batimento cardíaco e pulso acelera;
- respiração acelera;
- há ocorrência de náusea e fraqueza, pele pálida;
- a visão sofre, um filme vermelho ou preto aparece diante dos olhos;
- pode sentir dores nas articulações, membros;
- queda de tônus do tecido muscular;
- mudanças na regulação neuromoral;
- as trocas gasosas nos pulmões e no corpo como um todo se tornam diferentes;
- pode causar sudorese.
G-forças e ausência de gravidade forçam os cientistas médicos a encontrarem maneiras diferentes. permitindo adaptar, treinar astronautas para que possam suportar a ação desses fatores sem consequências para a saúde e sem perda de eficiência.
Uma das maneiras mais eficazes de treinar astronautas para acelerar é o aparelho de centrífuga. É nele que você pode observar todas as mudanças que ocorrem no corpo sob a ação de sobrecargas. Também permite treinar e se adaptar à influência desse fator.
Voo espacial e medicina
Os voos espaciais certamente têm um impacto muito grande na saúde das pessoas, especialmente aquelas que não são treinadas ou têm doenças crônicas. Portanto, um aspecto importante é a pesquisa médica de todas as sutilezas do voo, todas as reações do corpo aos mais diversos e incríveis efeitos de forças extraterrestres.
Voar na ausência de gravidade força a medicina e a biologia modernas a inventar e formular (ao mesmo tempo, implementar, é claro) um conjunto de medidas para fornecer aos astronautas nutrição normal, descanso, suprimento de oxigênio, capacidade de trabalho e assim por diante.
Além disso, a medicina é projetada para fornecer aos cosmonautas uma assistência decente em caso de situações de emergência imprevistas, bem como proteção contra os efeitos de forças desconhecidas de outros planetas e espaços. É bastante difícil, requer muito tempo e esforço, uma grande base teórica, o uso apenas dos mais modernos equipamentos e medicamentos.
Além disso, a medicina, juntamente com a física e a biologia, tem a função de proteger os astronautas dos fatores físicos das condições espaciais, como:
- temperatura;
- radiação;
- pressão;
- meteoritos.
Portanto, o estudo de todos esses fatores e características é muito importante.
Métodos de pesquisa em biologia
A biologia espacial, como qualquer outra ciência biológica, possui um certo conjunto de métodos que permitem realizar pesquisas, acumular material teórico e confirmá-lo com conclusões práticas. Esses métodos ao longo do tempopermanecem in alterados, são atualizados e modernizados de acordo com o tempo atual. No entanto, os métodos de biologia historicamente estabelecidos ainda permanecem relevantes até hoje. Estes incluem:
- Observação.
- Experiência.
- Análise histórica.
- Descrição.
- Comparação.
Esses métodos de pesquisa biológica são básicos, relevantes a qualquer momento. Mas há uma série de outros que surgiram com o desenvolvimento da ciência e tecnologia, física eletrônica e biologia molecular. Eles são chamados de modernos e desempenham o maior papel no estudo de todos os processos biológico-químicos, médicos e fisiológicos.
Métodos modernos
- Métodos de engenharia genética e bioinformática. Isso inclui transformação agrobacteriana e balística, PCR (reações em cadeia da polimerase). O papel das pesquisas biológicas desse tipo é grande, pois são elas que possibilitam encontrar opções para resolver o problema de alimentação e oxigenação de lançadores de foguetes e cabines para o conforto dos astronautas.
- Métodos de química e histoquímica de proteínas. Permite controlar proteínas e enzimas em sistemas vivos.
- Usando microscopia de fluorescência, microscopia de super-resolução.
- O uso da biologia molecular e bioquímica e seus métodos de pesquisa.
- A biotelemetria é um método que resulta da combinação do trabalho de engenheiros e médicos em bases biológicas. Ele permite que você controle todas as funções fisiologicamente importantes do trabalho.organismo à distância usando canais de comunicação de rádio do corpo humano e um gravador de computador. A biologia espacial usa esse método como base para rastrear os efeitos das condições espaciais nos organismos dos astronautas.
- Indicação biológica do espaço interplanetário. Um método muito importante da biologia espacial, que permite avaliar os estados interplanetários do ambiente, para obter informações sobre as características dos diferentes planetas. A base aqui é o uso de animais com sensores embutidos. São os animais experimentais (camundongos, cachorros, macacos) que extraem informações das órbitas, que são usadas por cientistas terrestres para análises e conclusões.
Métodos modernos de pesquisa biológica permitem resolver problemas avançados não apenas de biologia espacial, mas também universais.
Problemas da biologia espacial
Todos os métodos listados de pesquisa biomédica, infelizmente, ainda não foram capazes de resolver todos os problemas da biologia espacial. Há uma série de questões atuais que permanecem urgentes até hoje. Vamos dar uma olhada nos principais desafios enfrentados pela medicina e biologia espaciais.
- Seleção de pessoal treinado para voo espacial, cuja condição de saúde pudesse atender a todos os requisitos dos médicos (incluindo permitir que os astronautas suportassem treinamento rigoroso e treinamento para voos).
- Nível decente de treinamento e fornecimento de tudo o que é necessário para as equipes de trabalho.
- Garantir a segurança em todos os aspectos (incluindo de fatores de influência desconhecidos ou estrangeirosde outros planetas) naves em funcionamento e estruturas de aeronaves.
- Reabilitação psicofisiológica de astronautas no retorno à Terra.
- Desenvolvimento de formas de proteger os astronautas e naves espaciais da radiação.
- Garantir condições normais de vida nas cabines durante os voos espaciais.
- Desenvolvimento e aplicação de tecnologia computacional avançada na medicina espacial.
- Introdução da telemedicina espacial e biotecnologia. Usando os métodos dessas ciências.
- Solução de problemas médicos e biológicos para voos confortáveis de astronautas para Marte e outros planetas.
- Síntese de agentes farmacológicos que resolverão o problema de suprimento de oxigênio no espaço.
Desenvolvidos, aprimorados e complexos em métodos de aplicação da pesquisa biomédica certamente resolverão todas as tarefas e problemas existentes. No entanto, quando isso acontecerá é uma pergunta difícil e bastante imprevisível.
Deve-se notar que não apenas os cientistas russos, mas também o Conselho Acadêmico de todos os países do mundo lidam com todas essas questões. E isso é uma grande vantagem. Afinal, pesquisas e buscas conjuntas darão um resultado positivo desproporcionalmente maior e mais rápido. A estreita cooperação global na solução de problemas espaciais é a chave para o sucesso na exploração do espaço extraterrestre.
Conquistas modernas
Existem muitas dessas conquistas. Afinal, todos os dias é realizado um trabalho intensivo, minucioso e meticuloso, que permite encontrar cada vez maismateriais, tirar conclusões e formular hipóteses.
Uma das descobertas mais importantes do século 21 na cosmologia foi a descoberta da água em Marte. Isso imediatamente deu origem a dezenas de hipóteses sobre a presença ou ausência de vida no planeta, sobre a possibilidade de reassentamento de terráqueos em Marte, e assim por diante.
Outra descoberta foi que os cientistas determinaram os limites de idade dentro dos quais uma pessoa pode estar no espaço da maneira mais confortável e sem consequências sérias possível. Esta idade começa a partir dos 45 anos e termina por volta dos 55-60 anos. Os jovens que vão para o espaço sofrem extremamente psicologicamente e fisiologicamente ao retornar à Terra, adaptando-se e reconstruindo duramente.
A água também foi descoberta na Lua (2009). Mercúrio e uma grande quantidade de prata também foram encontrados no satélite da Terra.
Métodos de pesquisa biológica, bem como indicadores físicos e de engenharia, nos permitem concluir com confiança que os efeitos da radiação iônica e da exposição no espaço são inofensivos (pelo menos não mais prejudiciais do que na Terra).
Estudos científicos provaram que a longa permanência no espaço não afeta a saúde física dos astronautas. No entanto, os problemas psicológicos permanecem.
Estudos foram realizados provando que as plantas superiores reagem de forma diferente ao estar no espaço. As sementes de algumas plantas do estudo não apresentaram alterações genéticas. Outros, ao contrário, mostraram deformações óbvias no nível molecular.
Experiências,realizado em células e tecidos de organismos vivos (mamíferos) provou que o espaço não afeta o estado normal e o funcionamento desses órgãos.
Vários tipos de estudos médicos (tomografia, ressonância magnética, exames de sangue e urina, eletrocardiograma, tomografia computadorizada e assim por diante) levaram à conclusão de que as características fisiológicas, bioquímicas e morfológicas das células humanas permanecem in alteradas quando permanecem no espaço até 86 dias.
Em condições de laboratório, foi recriado um sistema artificial que permite chegar o mais próximo possível do estado de ausência de peso e, assim, estudar todos os aspectos do efeito desse estado no corpo. Isso, por sua vez, possibilitou o desenvolvimento de uma série de medidas preventivas para evitar o impacto desse fator durante um voo humano em gravidade zero.
Os resultados da exobiologia são dados que indicam a presença de sistemas orgânicos fora da biosfera terrestre. Até agora, apenas a formulação teórica dessas suposições se tornou possível, mas em breve os cientistas planejam obter evidências práticas também.
Graças à pesquisa de biólogos, físicos, médicos, ecologistas e químicos, foram revelados mecanismos profundos de impacto humano na biosfera. Isso foi possível criando ecossistemas artificiais fora do planeta e exercendo sobre eles a mesma influência que na Terra.
Estas não são todas as conquistas da biologia espacial, cosmologia e medicina hoje, mas apenas as principais. Há muito potencial, cuja implementação éa tarefa das ciências listadas para o futuro.
Vida no espaço
De acordo com as ideias modernas, a vida no espaço pode existir, pois descobertas recentes confirmam a presença em alguns planetas de condições adequadas para o surgimento e desenvolvimento da vida. No entanto, as opiniões dos estudiosos sobre esta questão se enquadram em duas categorias:
- a vida não está em nenhum lugar além da Terra, nunca existiu e nunca existirá;
- vida existe nas vastas extensões do espaço sideral, mas as pessoas ainda não a descobriram.
Qual das hipóteses está correta - cabe a cada indivíduo decidir. Há evidências e refutações suficientes tanto para um como para o outro.
