Фруктовые мушки в космосе
9 июля 1946 года во время суборбитального ракеты Фау-2 полета плодовые мухи стали первыми живыми и разумными организмами, отправившимися в космос, а 20 февраля 1947 года плодовые мухи благополучно вернулись из суборбитального космического полета, что открыло путь для исследование человека. В течение многих лет, прежде чем отправить млекопитающих в космос, таких как полет макаки-резуса Альберта II в 1949 году , советских космических собак или людей , ученые изучали Drosophila melanogaster (обыкновенная плодовая мушка) и ее реакцию как на радиацию, так и на космические полеты, чтобы понять природу возможное воздействие космоса и невесомости на человека. Начиная с 1910-х годов исследователи проводили эксперименты на плодовых мушках, поскольку у людей и плодовых мушек много общих генов .
В разгар Холодной войны и космической гонки мух часто отправляли в космос, что позволяло ученым изучать природу жизни и размножения в космосе. Ученые и исследователи из Советского Союза и США использовали плодовых мушек для своих исследований и миссий. Этих мух использовали для дальнейшего понимания влияния невесомости на сердечно-сосудистую систему, иммунную систему и гены астронавтов.
Фон
[ редактировать ]Даже после космической гонки завершения прогресс в космических путешествиях продолжался. Исследователи продолжают изучать способность жизни выживать в суровой атмосфере космоса, способствовать коммерческому развитию, расширять и совершенствовать знания, а также готовить будущие поколения к исследованиям. [1] Во все времена животные в космосе создавали подходящие условия для исследования человеком. Более крупные животные, включая собак , обезьян , кошек , мышей , черепах и других, были жизненно важны для многих экскурсий, как и насекомые.
Плодовую мушку часто использовали для космических путешествий из-за ее генетики, сравнимой с генетикой человека. [2] Короткий период созревания и быстрый процесс созревания позволяют их дальнейшее использование. Кроме того, самка плодовой мухи может откладывать сто яиц в день, а для полного созревания каждому яйцу требуется менее десяти дней. Поскольку три четверти его генома сравнимы с геномом других организмов, плодовые мухи часто сопровождают людей в космических путешествиях, поскольку весь их генетический состав, включая половые хромосомы , секвенирован учеными. [1]
История
[ редактировать ]До 1930 г.
[ редактировать ]Ученые начали использовать плодовых мух для исследований еще в 1907 году. Первое исследование плодовых мух провел Томас Хант Морган . Он подвергал мух воздействию радиации и понял, что это было медицинское чудо в том смысле, что они давали результаты испытаний, которые очень часто повторяются у многих других видов животных. Он изучил пятнадцать различных типов плодовых мух, включая наиболее известную плодовую мушку Drosophila melanogaster . Он основал «комнату мух» в Колумбийском университете , предназначенную для всех исследований, проводимых с мухами. [3]
1930-е годы
[ редактировать ]В 1930-е годы Добжанский использовал исследования Чарльза Дарвина . Вместо того чтобы сосредоточиться на идее выживания сильнейших , Добжанский сосредоточился на генофонде. Несмотря на то, что плодовые мушки очень маленькие, у них были самые большие хромосомы, которые когда-либо наблюдали ученые, что сделало его исследование новаторским. [3] В 1933 году Томас Хант Морган получил Нобелевскую премию за исследования в области медицины с использованием мух. [3] В 1935 году Альберт Уильям Стивенс и Орвил Арсон Андерсон поднялись на высоту 72 395 футов на специальном воздушном шаре, взяв с собой в полет дрозофил. [4]
1946 и 1947 годы, первые космические полеты с землянами.
[ редактировать ]9 июля 1946 года первые плодовые мухи достигли космоса, но не были обнаружены. [5] 20 февраля 1947 года Соединенные Штаты отправили в космос ракету Фау-2, на которой находились плодовые мухи, чтобы изучить воздействие радиации на живые организмы и выяснить, не станет ли радиация из космоса потенциальной проблемой для будущих астронавтов . [6] Полет был запущен с ракетного полигона Уайт-Сэндс в Нью-Мексико и длился в общей сложности три минуты. Все мухи вернулись на Землю нетронутыми радиацией. Эти мухи проложили путь для космических обезьян в 1949 году, собак в 1957 году и, наконец, для людей в 1961 году. [6]
1950-е годы
[ редактировать ]В феврале 1953 года США запустили несколько беспилотных воздушных шаров, на которых проводились различные эксперименты с дрозофилами. Большинство мух погибли или так и не были найдены, но двенадцать мух пережили один полет 26 февраля 1953 года. [4] В феврале 1956 года беспилотный воздушный шар, перевозивший мышей, морских свинок, образцы грибов и несколько плодовых мух, достиг высоты 115 000 футов. Миссия оказалась успешной: все животные были найдены живыми. [4] В июле 1958 года ВМС США запустили Малкольма Дэвида Росса , Мортона Ли Льюиса и плодовых мушек на пилотируемом высотном воздушном шаре на высоту 82 000 футов. [7] Это был первый полет, достигший стратосферы , где кабина воздушного шара имитировала условия повышенного давления, наблюдаемые на уровне моря. [7]
1960-е годы
[ редактировать ]В 1961 году в космос были отправлены первые люди. [6] В 1968 году ученые обнаружили, что у личинок плодовых мух, подвергшихся как радиации , так и космическому полету, уровень преждевременной смерти выше, чем у плодовых мух, которые подвергались только воздействию радиации, или плодовых мух, которые летали только в космос. [8] То же исследование показало, что мухи, подвергшиеся как радиации, так и космическим полетам, также испытали ускоренное старение и генетические мутации . Другое исследование 1968 года с той же общей предпосылкой воздействия на плодовых мух как предполетного облучения, так и космического полета, показало, что мухи, подвергшиеся воздействию обоих факторов, нанесли значительный ущерб своей сперме, в отличие от мух, подвергшихся воздействию только одного или другого. [9]
1970-е годы
[ редактировать ]Публикация 1978 года включала несколько ключевых выводов, которые имели решающее значение для ученых, изучающих дрозофил, отправленных в космос. Во-первых, плодовые мухи, которые родились и провели первые несколько дней в космосе, имели более короткую продолжительность жизни , чем мухи, летающие на Землю. Во-вторых, процесс развития мух, рожденных в космосе, и живых мух, отправленных в космос, был закономерным. В-третьих, крылья мух, отправленных в космос, были либо физически повреждены (скорее всего, из-за особенностей взлета и посадки космического корабля , а не из-за микрогравитационной среды), либо генетически повреждены, поскольку мухи рождаются в космосе. не производили столько гликогена в своих крыльях, что ограничивало их способность летать. [1]
1980-е годы
[ редактировать ]В 1981 году советские учёные пришли к выводу, что мухи, подвергшиеся воздействию радиации перед отправкой на орбиту, имеют гораздо больше шансов иметь потомство с генетическими мутациями , чем плодовые мухи, подвергшиеся только воздействию радиации, или плодовые мухи, которых отправили только в космос. [10]
1990-е годы
[ редактировать ]В 1997 году исследователи отправили плодовых мух в космос на восемь дней и по возвращении скрестили их с наземными плодовыми мушками. Затем они создали самцов плодовых мух, у которых в три раза больше шансов нести летальные мутации в Y-хромосоме. Эти исследователи предположили, что мутации были результатом радиации , обнаруженной в космосе. [11]
2000-е
[ редактировать ]Исследование 2006 года показало, что дрозофилы, рожденные в космосе, более уязвимы и восприимчивы к болезням, а также имеют гораздо более слабую иммунную систему по сравнению с дрозофилами, рожденными на Земле. [2] Это исследование подтвердило ученым, что любые планы колонизации Луны или Марса должны будут включать контрмеры по укреплению иммунной системы астронавтов против таких инфекций, как сепсис . [12]
2010-е годы
[ редактировать ]В 2012 году доктор Ричард Хилл использовал мощный магнит, имитирующий невесомость, для изучения воздействия на плодовых мух. Хилл обнаружил, что скорость мух увеличилась и что вместо того, чтобы плавать, мухи двигались, подобно ходьбе. [13] Влияние невесомости на плодовых мух, которое изучал доктор Хилл, может дать исследователям ценную информацию о влиянии невесомости на людей, поскольку люди и плодовые мухи имеют очень похожие гены. В 2015 году ученые из Института медицинских открытий Сэнфорда Бернэма Пребиса обнаружили, что у отправленных в космос плодовых мушек произошли изменения в генах, которые контролируют их сердце и другие сердечно-сосудистые структуры. [14] В 2017 году те же ученые отправили 30 живых плодовых мух с 2000 яйцами плодовых мух для дальнейшего исследования воздействия невесомости на сердце и сердечно-сосудистую систему . [14] Они обнаружили, что сердца плодовых мух, проживших в космосе несколько недель, анатомически отличались от сердец наземных плодовых мух. На основе этого исследования ученые пришли к выводу, что планы колонизации Луны или Марса также должны включать конкретные планы по защите сердец астронавтов. [15]
2020-е и продолжающиеся
[ редактировать ]Благодаря существующим сегодня технологическим достижениям, на Земле могут быть воспроизведены космические условия. Это позволяет продолжить исследования предполагаемого воздействия космических путешествий на организмы и их системы организма без дорогостоящих космических экспедиций. По мере развития технологий плодовые мушки постоянно используются в предварительных исследованиях космических путешествий и живых организмов. На основе прошлых исследований, констатирующих опасные последствия космических путешествий для кровотока и здоровья сердца, проводятся текущие исследования. Со временем специалисты-исследователи надеются найти результаты для борьбы с этими негативными побочными эффектами и содействия безопасным космическим путешествиям. [15]
См. также
[ редактировать ]- Зонд-5 , 1968 год, миссия СССР на Луну, доставившая яйца плодовых мух.
- Животные в космосе
Библиография
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с Мэйнс, Ричард, Шэрон Рейнольдс, Мэтью Лера и Лэнс Эллингсон. Руководство исследователя по исследованию плодовых мух. Хьюстон, Техас: Научный офис программы НАСА МКС, 2016.
- ^ Jump up to: а б Харрингтон, Моника (19 декабря 2013 г.). «Фрукты летают в космос» . Лабораторное животное . 43 (1): 3. дои : 10.1038/laban.451 . ISSN 0093-7355 . ПМИД 24356005 .
- ^ Jump up to: а б с Космическая станция в прямом эфире: почему фруктовые мухи . НАСА. 20 января 2015 г.
- ^ Jump up to: а б с Байшер, Делавэр; Фрегли, Арканзас (1962). «Животные и человек в космосе. Хронология и аннотированная библиография до 1960 года». Школа авиационной медицины ВМС США . ОНР ТР АКР-64 (АД0272581).
- ^ « Место рождения американской ракетной и космической деятельности», НАСА» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 24 февраля 2017 г. Проверено 4 августа 2022 г.
- ^ Jump up to: а б с Дрю, Джейсон (2012). История о мухе и о том, как она может спасти мир . Жюстин Жозеф. Грин-Пойнт: Чевиот. ISBN 978-0-9921754-0-5 . OCLC 820557287 .
- ^ Jump up to: а б Животные в космосе: от исследовательских ракет до космического корабля . 01 августа 2007 г.
- ^ Остер, Ирвин И. (1968). «Генетические эффекты невесомости и радиации» . Японский журнал генетики . 43 (6): 462–463. дои : 10.1266/jjg.43.462 . ISSN 1880-5787 .
- ^ Браунинг Л. и Альтенбург Э. (1968). Влияние космической среды на радиационное повреждение зрелых репродуктивных клеток взрослой дрозофилы и сперматоцитов незрелых семенников. Радиат. Рез. 35, 500–501.
- ^ Ваулина, Е.Н.; Аникеева И.Д.; Костина, Л.Н.; Коган, И.Г.; Палмбах, ЛР; Машинский, А.Л. (1981). «Роль невесомости в генетических повреждениях организмов от предполетного гамма-облучения в экспериментах на орбитальной станции «Салют-6» . Достижения в космических исследованиях . 1 (14): 163–169. Бибкод : 1981АдСпР...1н.163В . дои : 10.1016/0273-1177(81)90258-1 . ПМИД 11541706 .
- ^ Като, Томохиса, Хара, Рюдзиро (1997) . ; Аяки, Тошиказу ; Икенага, Исао Науки в космосе . 11 (4): 346–350 doi : / . ISSN 0914-9201 . . 10.2187 bss.11.346
- ^ Рейни, Кристина (16 июня 2014 г.). «Иммунитет плодовой мухи ослабляется из-за грибка после (космического) полета» . НАСА . Проверено 17 марта 2021 г.
- ^ «Левитация плодовых мушек, чтобы узнать о космических путешествиях» . NPR.org . Проверено 16 марта 2021 г.
- ^ Jump up to: а б Чанг, Кеннет (2 июня 2017 г.). «Плодовые мухи и мыши обретут новый дом на космической станции, хотя бы временно (опубликовано в 2017 г.)» . Нью-Йорк Таймс . ISSN 0362-4331 . Проверено 17 марта 2021 г.
- ^ Jump up to: а б «Плодовые мушки открывают новую информацию о влиянии космических путешествий на сердце» . ЭврекАлерт! . Проверено 17 марта 2021 г.
