Фруктовые мушки в космосе
Первые земляне, отправленные в космос
Drosophila melanogaster , обыкновенная плодовая мушка, использовалась для изучения воздействия космических полетов на живые организмы.

9 июля 1946 года в ходе суборбитального полета ракеты V-2 плодовые мушки стали первыми живыми и разумными организмами, отправившимися в космос, а 20 февраля 1947 года плодовые мушки благополучно вернулись из суборбитального космического полета, который проложил путь для человеческих исследований. За годы до отправки млекопитающих в космос, например, полета резус-макака Альберта II в 1949 году , советских космических собак или людей , ученые изучали Drosophila melanogaster (обычную плодовую мушку) и ее реакции как на радиацию, так и на космический полет, чтобы понять возможное воздействие космоса и среды невесомости на людей. Начиная с 1910-х годов исследователи проводили эксперименты на плодовых мушках, поскольку люди и плодовые мушки имеют много общих генов .

В разгар Холодной войны и космической гонки мухи отправлялись в космические миссии с большой частотой, что позволяло ученым изучать природу жизни и размножения в космосе. Ученые и исследователи из Советского Союза и Соединенных Штатов использовали плодовых мушек для своих исследований и миссий. Эти мухи использовались для дальнейшего изучения влияния невесомости на сердечно-сосудистую систему, иммунную систему и гены астронавтов.

Фон

Даже после завершения космической гонки прогресс в области космических путешествий продолжался. Исследователи продолжают изучать способность жизни выживать в суровой атмосфере космоса, содействовать коммерческому развитию, расширять и совершенствовать знания и готовить будущие поколения к исследованию. [1] На протяжении всего времени животные в космосе обеспечивали 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.

Плодовая мушка часто использовалась для космических путешествий из-за ее генетики, сопоставимой с генетикой людей. [2] Короткий период беременности и быстрый процесс созревания позволяют их использовать в дальнейшем. Кроме того, самка плодовой мушки может откладывать сто яиц в день, и каждому яйцу требуется менее десяти дней для полного созревания. Поскольку три четверти ее генома сопоставимы с геномами других организмов, плодовые мушки часто сопровождают людей в космических путешествиях, поскольку весь их генетический состав, включая половые хромосомы , был секвенирован учеными. [1]

История

До 1930 г.

Ученые начали использовать плодовых мушек для исследований еще в 1907 году. Первое исследование плодовых мушек было проведено Томасом Хантом Морганом . Он подверг мух воздействию радиации и понял, что они были медицинским чудом, в том смысле, что они давали результаты тестов, которые очень часто повторялись у многих других видов животных. Он изучил пятнадцать различных видов плодовых мушек, включая наиболее известную плодовую мушку Drosophila melanogaster . Он основал «комнату мух» в Колумбийском университете , посвященную и зарезервированную для всех исследований, проводимых на мухах. [3]

1930-е годы

В 1930-х годах Добжанский использовал исследования Чарльза Дарвина . Вместо того, чтобы сосредоточиться на идее выживания наиболее приспособленных , Добжанский сосредоточился на генофондах. Несмотря на то, что плодовые мушки очень малы, 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 свои 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, и они взяли с собой в полет плодовых мушек. [4]

1946 и 1947 годы — первые космические полеты с участием землян.

9 июля 1946 года первые плодовые мушки достигли космоса, но не были обнаружены. [5] 20 февраля 1947 года Соединенные Штаты отправили в космос ракету V-2 с плодовыми мушками, чтобы изучить воздействие радиации на живые организмы и выяснить, будет 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 обезьян, побывавших в космосе в 1949 году, собак в 1957 году и, в конечном итоге, людей в 1961 году. [6]

1950-е годы

В феврале 1953 года Соединенные Штаты запустили несколько беспилотных воздушных шаров с плодовыми мушками для различных экспериментов. Большинство мух погибли или так и не были найдены, но двенадцать мух выжили в одном полете 26 февраля 1953 года. [4] В феврале 1956 года беспилотный воздушный шар с мышами, морскими свинками, образцом грибка и несколькими плодовыми мушками 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, который достиг стратосферы , где кабина воздушного шара имитировала условия повышенного давления, обнаруженные в среде на уровне моря. [7]

1960-е

В 1961 году первые люди были отправлены в космос. [6] В 1968 году ученые обнаружили, что личинки плодовых мушек, подвергшиеся как воздействию радиации , так и космическому полету, имели более высокий уровень преждевременной смерти по сравнению с плодовыми мушками, которые подвергались только воздействию радиации или плодовыми мушками, которые летали только в космос. [8] Это же исследование показало, что мушки, подвергшиеся как воздействию радиации, так и космическому полету, также испытывали ускоренное старение и генетические мутации . Другое исследование 1968 года с той же общей предпосылкой воздействия на плодовых мушек как предполетного облучения, так и космического полета, показало, что мухи, подвергшиеся обоим видам, имели значительные повреждения спермы, в отличие от мух, подвергшихся только одному из них. [9]

1970-е

В публикации 1978 года было представлено несколько ключевых выводов, которые имели решающее значение для ученых, изучающих плодовых мушек, отправленных в космос. Во-первых, плодовые мушки, которые родились и провели свои первые несколько дней в космосе, имели более короткую продолжительность жизни , чем земные мухи. Во-вторых, процесс развития мух, рожденных в космосе, и живых мух, отправленных в космос, был регулярным. В-третьих, крылья мух, отправленных в космос, были либо физически повреждены (скорее всего, из-за характера взлета и посадки космического челнока , а не из-за микрогравитационной среды), либо генетически повреждены, поскольку мухи, рожденные в космосе, не вырабатывали столько гликогена в своих крыльях, что подавляло их способность летать. [1]

1980-е

В 1981 году советские ученые пришли к выводу, что мухи, подвергшиеся воздействию радиации перед отправкой на орбиту, с гораздо большей вероятностью имели потомство, демонстрирующее генетические мутации, чем плодовые мушки, подвергшиеся воздействию только радиации, или плодовые мушки, отправленные только в космос. [10]

1990-е

В 1997 году исследователи отправили плодовых мушек в космос на восемь дней и скрестили их с земными плодовыми мушками по возвращении. Затем они произвели самцов плодовых мушек, которые в три раза чаще несли летальные мутации в Y-хромосоме. Эти исследователи предположили, что мутации были результатом радиации , обнаруженной в космосе. [11]

2000-е

Исследование 2006 года показало, что плодовые мушки, родившиеся в космосе, были более уязвимы и восприимчивы к болезням, а также имели гораздо более слабую иммунную систему по сравнению с плодовыми мушками, родившимися на Земле. [2] Это исследование подтвердило ученым, что любые планы по колонизации Луны или Марса должны включать контрмеры для повышения иммунной системы астронавтов против инфекций, таких как сепсис . [12]

2010-е

В 2012 году доктор Ричард Хилл использовал мощный магнит, который имитировал невесомость , чтобы изучить эффект на плодовых мушек. Хилл обнаружил, что скорость мух увеличилась, и что вместо того, чтобы парить, мухи двигались движением, похожим на ходьбу. [13] Влияние невесомости на плодовых мушек, которое изучал доктор Хилл, может дать исследователям ценную информацию о влиянии невесомости на людей, поскольку у людей и плодовых мушек очень похожие гены. В 2015 году ученые из Медицинского исследовательского института Санфорда Бернхэма Пребиса обнаружили, что у плодовых мушек, отправленных в космос, произошли изменения в генах, которые контролируют их сердце и другие сердечно-сосудистые структуры. [14] В 2017 году те же ученые отправили 30 живых плодовых мушек с 2000 яиц плодовых мушек для дальнейшего исследования влияния невесомости на сердце и сердечно-сосудистую систему . [14] Они обнаружили, что сердца плодовых мушек, которые жили в космосе в течение нескольких недель, анатомически отличались от сердец земных плодовых мушек. На основании этого исследования ученые пришли к выводу, что планы колонизации Луны или Марса также должны включать в себя особые меры по защите сердец астронавтов. [15]

2020-е и по настоящее время

Благодаря технологическим достижениям, существующим сегодня, условия, подобные космическим, можно воспроизвести на Земле. Это позволяет продолжать исследования предполагаемых эффектов космических путешествий на организмы и их системы организма без дорогостоящих космических экспедиций. В то время как технологии развиваются, плодовая мушка постоянно используется в предварительных исследованиях космических путешествий и организмов. На основе прошлых исследований, утверждающих 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]

Смотрите также

Библиография

  1. ^ abc Мэйнс, Ричард, Шэрон Рейнольдс, Мэтью Лера и Лэнс Эллингсон. Руководство исследователя по исследованию плодовой мухи. Хьюстон, Техас: Научное бюро программы МКС НАСА, 2016.
  2. ^ ab Харрингтон, Моника (2013-12-19). "Фруктовые мушки в космосе". Lab Animal . 43 (1): 3. doi : 10.1038/laban.451 . ISSN  0093-7355. PMID  24356005.
  3. ^ abc Space Station Live: Почему плодовые мушки. NASA. 20 января 2015 г.
  4. ^ abc Бейшер, Д. Э.; Фрегли, А. Р. (1962). «Животные и человек в космосе. Хронология и аннотированная библиография до 1960 года». Военно-морская школа авиационной медицины США . ONR TR ACR-64 (AD0272581).
  5. ^ ""Место рождения американской ракетно-космической деятельности", НАСА" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2017-02-24 . Получено 2022-08-04 .
  6. ^ abc Дрю, Джейсон (2012). История мухи и как она могла спасти мир. Джастин Джозеф. Грин-Пойнт: Cheviot. ISBN 978-0-9921754-0-5. OCLC  820557287.
  7. ^ ab Животные в космосе: от исследовательских ракет до космических челноков . 2007-08-01.
  8. ^ Остер, Ирвин И. (1968). «Генетические эффекты невесомости и радиации». Японский журнал генетики . 43 (6): 462–463. doi : 10.1266/jjg.43.462 . ISSN  1880-5787.
  9. ^ Браунинг, Л. и Альтенбург, Э. (1968). Влияние космической среды на радиационно-индуцированные повреждения в зрелых репродуктивных клетках взрослых особей дрозофилы и в сперматоцитах незрелых яичек. Radiat. Res. 35, 500–501.
  10. ^ Ваулина, Е.Н.; Аникеева, ИД; Костина, Л.Н.; Коган, ИГ; Пальмбах, Л.Р.; Машинский, АЛ (1981). «Роль невесомости в генетических повреждениях от предполетного гамма-облучения организмов в экспериментах на борту орбитальной станции «Салют-6»». Успехи космических исследований . 1 (14): 163–169. Bibcode :1981AdSpR...1n.163V. doi :10.1016/0273-1177(81)90258-1. PMID  11541706.
  11. ^ Икенага, Митуо; Ёсикава, Исао; Коджо, Мото; Аяки, Тошиказу; Ре, Харуко; Ишизаки, кандзи; Като, Томохиса; Ямамото, Ханако; Хара, Рюдзиро (1997). «Мутации, вызванные у дрозофилы во время космического полета». Биологические науки в космосе . 11 (4): 346–350. дои : 10.2187/bss.11.346 . ISSN  0914-9201. ПМИД  11541768.
  12. ^ Рейни, Кристин (16.06.2014). «Иммунитет плодовой мухи ослабевает из-за грибка после (космического) полета». NASA . Получено 17.03.2021 .
  13. ^ «Левитирующие плодовые мушки узнают о космических путешествиях». NPR.org . Получено 16.03.2021 .
  14. ^ ab Chang, Kenneth (2017-06-02). «Дрозофилы и мыши получат новый дом на космической станции, по крайней мере временно (опубликовано в 2017 году)». The New York Times . ISSN  0362-4331 . Получено 17.03.2021 .
  15. ^ ab "Дрозофилы открывают новые возможности для понимания влияния космических путешествий на сердце". EurekAlert! . Получено 17.03.2021 .
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Фруктовые мухи_в_космосе&oldid=1245205770"