Science spatiale: Pourquoi les souris, la bière et les spermatozoïdes envoyés en orbite

12 avril 1961 Youri Gagarine Il est devenu la première personne de l'histoire à voler dans l'espace. Quelques décennies plus tard, l'incroyable est devenu presque trivial - le monde a commencé à parler de tourisme spatial. Certes, les choses ne se sont pas bien passées: en 1986, Christa McAuliffe, enseignante américaine, est décédée 73 secondes après le lancement de la navette Challenger, et les États-Unis ont adopté une loi interdisant les vols non professionnels aux professionnels de l'espace. Mais le monde évoluait et les moyens d'assurer la sécurité des passagers étaient améliorés.

Homme d'affaires Dennis Tito, fondateur Canonical Mark Shuttleworth, fondateur de Sensors Unlimited Gregory Olsen, fondateur de Prodea Systems Anoushe Ansari, première femme parmi les touristes de l'espace, responsable de Intentional Software Corporation Charles Simony (et à deux reprises), développeur de jeux informatiques Richard Garry, ont déjà réussi à se rendre à l'ISS et Guy Laliberte, directeur général du Cirque du Soleil. Et le lancement d’une voiture Tesla avec un mannequin à bord par Ilona Mask ne peut qu'impressionner - en particulier la référence ironique aux romans "Le guide de l'auto-stoppeur du galaxie" sous la forme du message "Ne paniquez pas" sur le système multimédia.

Cependant, tout cela ne signifie pas que l’humanité a subjugué le cosmos. Nous avons encore beaucoup de tâches, telles que des plans pour la colonisation de Mars. Et maintenant, les scientifiques ne manquent pas l’occasion d’utiliser l’espace à leurs propres fins. La Station spatiale internationale est un laboratoire en orbite sur lequel vous pouvez effectuer des expériences uniques. Cela pourrait être utile pour les astronautes et les futurs habitants de Mars, dont le vol est deux fois plus dangereux que tout le monde le pensait. Mais jusqu'à présent, cela permet au moins d'obtenir des données pour des découvertes scientifiques, y compris médicales.

Astronautes jumeaux et altération du génome

Scott et Mark Kelly sont les seuls cosmonautes absolument identiques au monde (ce sont des jumeaux identiques). Du moins, c'était jusqu'à ce que Scott passe presque une année dans des conditions d'apesanteur. Habituellement, les astronautes "vivent" sur l'ISS pendant six mois tout au plus, mais Scott Kelly a été intentionnellement envoyé à la station plus longtemps - pour que les modifications de son corps soient plus perceptibles. À son retour, les chercheurs ont comparé ses performances à celles de son frère: il s’est avéré que la taille de Scott augmentait de près de cinq centimètres. En outre, son poids corporel a diminué, le microbiome (un ensemble de micro-organismes) de l'intestin a presque complètement changé et le génome, selon une analyse préliminaire, a subi quelques modifications.

Tout cela a permis aux experts de la NASA d’affirmer que l’environnement spatial avait activé dans le corps de Scott Kelly un groupe de gènes «cosmiques» qui affectaient l’immunité, les caractéristiques du tissu osseux, la vue, l’ouïe et quelques autres indicateurs. Malgré le fait que la plupart des changements (par exemple, la croissance) soient revenus au point de départ après un certain temps, environ 7% des gènes étaient fixés dans le nouvel état. Les scientifiques pensent que la cause de ce qui se passe doit être recherchée dans le "stress cosmique" - l'impact sur le corps d'un environnement atypique, que le corps perçoit comme une menace et réagit en conséquence.

L’environnement spatial a activé dans le corps de Scott Kelly un groupe de gènes "cosmiques" qui ont affecté l’immunité, les caractéristiques du tissu osseux, la vision, l’ouïe

D'ailleurs, dans des études précédentes, il avait été noté que les vols dans l'espace affectaient de manière particulière le cerveau, le rendant plus neuroplastique. Selon une expérience menée à l'Université du Michigan, la quantité de matière grise chez les astronautes a diminué dans certaines zones, alors qu'elle a augmenté dans d'autres, par exemple dans les zones responsables du mouvement des membres inférieurs.

Dans le même temps, une équipe de scientifiques de l’Université de Floride a découvert que les astronautes couraient un risque plus élevé de problèmes cardiaques lorsqu’ils se rendaient sur la Lune: sur la base de données obtenues de participants à Apollo entre 1961 et 1972, ils ont découvert que le rayonnement cosmique provoquait environ cinq fois plus de mal au cœur et aux vaisseaux des astronautes "lunaires" par rapport aux astronautes qui n'ont jamais volé vers la lune.

Pinky et Brain: des souris dans l'espace

L'état du foie est affecté négativement non seulement par l'alcool et les aliments gras, mais aussi par les vols dans l'espace. Cette conclusion a été tirée en 2011 par des chercheurs de l'Université du Colorado, qui ont d'abord envoyé les rongeurs dans l'espace pendant près de deux semaines (ou plus précisément treize jours et demi), puis ont examiné comment leurs organes avaient changé après ce voyage inhabituel. L'analyse des données a montré que les principaux problèmes étaient liés au foie: les animaux ont découvert les premiers signes d'une maladie grasse non alcoolique. Il est assez difficile d’établir la cause exacte de telles expériences, mais les scientifiques ont suggéré que le vol déclenche des processus qui provoquent le développement de la fibrose (prolifération du tissu conjonctif).

En ce qui concerne les souris de laboratoire, leur voyage dans l’espace pour la science moderne est l’un des plus importants. Les expériences sur les rongeurs ne peuvent pas être reproduites chez l'homme pour des raisons éthiques - mais elles aident à comprendre si le corps humain peut faire face aux effets d'un rayonnement cosmique puissant et durable pouvant provoquer des mutations, par exemple, conduisant à des tumeurs malignes. Non seulement les souris adultes sont envoyées vers l'ISS, mais aussi les embryons de souris congelés. Après leur retour sur Terre, elles sont introduites dans les organismes de mères souris porteuses et, dans les conditions traditionnelles, surveillent la croissance et le développement des souris.

Au milieu de l'année dernière, des scientifiques californiens ont annoncé leur intention d'envoyer simultanément quarante souris dans l'ISS pour tester un nouveau vaccin contre l'ostéoporose. Un médicament expérimental mis au point à partir de la protéine osseuse NELL-1 devrait protéger le tissu osseux contre les ostéoclastes - les cellules qui le détruisent. On sait depuis longtemps qu'après cinquante ans, les personnes perdent en moyenne 0,5% de leur tissu osseux chaque année. Cependant, en apesanteur, ce processus est accéléré. Si les tests réussissent, le vaccin aidera les astronautes contraints de passer des mois en orbite et les "terriens" confrontés à des lésions osseuses.

Brasserie de l'espace

L'abondance de recherches sur des sujets qui semblent à première vue non scientifiques (par exemple, trouver la raison pour laquelle les femmes reniflent la chemise de leur partenaire) permet de croire que la science n'est pas nécessairement ennuyeuse. Cela est particulièrement vrai lorsque des scientifiques font équipe avec des passionnés de gastronomie - ou, dans ce cas, alcooliques. En 2017, la brasserie tchèque Budweiser a annoncé qu'elle enverrait bientôt des semences d'orge à l'ISS. Pourquoi Devenir le premier à brasser de la bière dans l'espace.

Bien sûr, les brasseurs n'auraient pas pu le faire seuls. Ils se sont alliés au Centre pour l'avancement des sciences spatiales, responsable du laboratoire américain sur l'ISS, et à la société privée Space Tango. Vingt graines d'orge sont prévues pour être envoyées à la station spatiale, qui participera à au moins deux expériences: la première étudiera le comportement des graines en conditions de microgravité (c'est-à-dire que la gravité dans le vaisseau spatial est présente, bien que beaucoup plus faible que sur Terre), le second est la croissance de l'orge en apesanteur.

Certes, "bientôt" dans le cas des expériences spatiales est un concept vague. Il n'est pas encore clair si l'idée des propriétaires de Budweiser va se réaliser. Le problème, c'est que les semences auraient déjà dû être livrées à l'ISS: la fusée SpaceX CRS-13 embarquée devait commencer le 4 décembre 2017, puis le 8 ou le 12 décembre, mais le lancement a été reporté à tout moment. L'information sur cette question n'a pas encore été rapportée, de sorte qu'il est peu probable que la bière cosmique commence à cuire cette année.

Aliments selon les règles et sans

Une alimentation complète et équilibrée est l'un des problèmes les plus importants pour les astronautes lors de longs vols. Bien sûr, vous pouvez vous fier aux "tubes" bien connus, mais les scientifiques n’arrêtent pas d’essayer de développer un produit aussi proche que possible du régime alimentaire de la Terre. À bord de l'ISS, nous n'avons réussi à cultiver que de la laitue, mais les travaux visant à créer un menu plus diversifié ne s'arrêtent pas une minute.

Récemment, une équipe de chercheurs de la station allemande Neumayer III en Antarctique, utilisant la culture hydroponique, a réussi à faire pousser non seulement de la laitue, mais également des radis et des concombres sans lumière ni sol. Et même si l’Antarctique n’est pas tout à fait l’espace, les rudes conditions climatiques permettent de mettre au point des technologies pour la culture de légumes (et de fruits à l’avenir) qui seront applicables à la SSI.

En ce qui concerne la viande, Memphis Meats a obtenu un certain succès dans ce domaine: il a «grandi» dans le laboratoire de boulettes de viande, dont le goût ne cède pas le goût traditionnel.

En ce qui concerne la viande, Memphis Meats, qui avait «grandi» dans le laboratoire de boulettes de viande, a connu un certain succès en goût, sans aucun goût inférieur aux traditionnels. Les représentants de la société sont convaincus que l’introduction de leurs produits dans le régime spatial pourrait avoir lieu dans les cinq prochaines années. D'autre part, pendant cette période dans Space10, le centre d'innovation et le laboratoire spécial IKEA, ils peuvent trouver comment recréer leur fast-food du futur en apesanteur, y compris les hot dogs à la spiruline (algue bleue-verte) et les boulettes de viande de vers, de sorte que Memphis Meats ne vaut pas la peine. se détendre.

Une équipe de scientifiques de l’Université de Pennsylvanie peut également se disputer le droit de nourrir les astronautes, car ils ont découvert comment transformer les déchets en nourriture. Lors du traitement des déchets dans un système fermé spécial, ils ont réussi à obtenir une culture de Methylococcus capsulatus, composée à 52% de protéines et à 36% de matières grasses, ce qui peut être utile à la fois pour les vols longs et les futures tentatives de colonisation d'autres planètes.

Mutations cosmiques et résistance terrestre

Pourquoi envoyer des colonies de staphylocoques de colonies dans l'ISS? La réponse à la question ne semble pas évidente, mais la responsable de Nanobiosym, Anita Goelle, qui a interrogé la NASA à ce sujet, sait pertinemment. Des "passagers" dangereux sont entrés dans l'espace le 18 février 2017 et le but de la campagne était d'étudier les mécanismes de mutations de cette bactérie et, par conséquent, d'obtenir des informations qui contribueraient au développement de médicaments sur Terre.

Il est important que Staphylococcus aureus résiste à de nombreux antibiotiques et puisse provoquer une septicémie, des infections sanguines et une pneumonie. Dans des études précédentes, les champignons se développaient plus rapidement en microgravité, et Goelle a suggéré que cela pourrait se produire avec des bactéries qui mutent plus rapidement. Il est supposé que des mutations avec lesquelles nous ne sommes pas encore familiers peuvent apparaître, ce qui nous permettra de commencer à travailler sur des médicaments appropriés alors que le besoin de les obtenir ne s'est pas encore fait sentir - du moins encourageant.

Sexe et naissance d'enfants sur Mars

Si nous prenons la discussion sur la colonisation de Mars comme une réalité, une question très importante se pose: que faire de la reproduction? Il est très important de prendre en compte l'effet du rayonnement solaire sur les cellules germinales, qui est cent fois plus puissant dans l'espace que sur Terre. Un autre facteur important est la microgravité, qui, comme mentionné en 1988, peut accélérer le mouvement du sperme. Cependant, il y a trente ans, les chercheurs n'étaient pas en mesure d'établir si cela affectait le processus de fertilisation.

Tout a changé en 2017, lorsque des scientifiques japonais ont envoyé des échantillons de sperme congelés de souris qui ont été stockées dans l'ISS pendant neuf mois dans l'espace. Quand ils ont été retournés au sol, décongelés, puis utilisés pour la fertilisation, il s’est avéré que les dégâts, bien qu’ils soient, étaient minimes. En conséquence, neuf souris "spatiales" sont apparues à la fois, ce qui est tout à fait normal, sans anomalie dans le génome ni dans le développement, elles-mêmes susceptibles de fécondation et donnant une progéniture complète.

Cette expérience a permis de dire que le cosmos est tout à fait adapté à un environnement de fertilisation. Une autre chose est que les souris sont nées sur Terre et que les spermatozoïdes ont été stockés dans l'ISS pendant très peu de temps - et si ces conditions changent, la modification du génome pourrait devenir plus importante. Selon les chercheurs, ils prévoient de vérifier cela dès que l'occasion se présentera.

Photos:NASA (1, 2, 3)