Нет ничего более постоянного, чем непредвиденное (Поль Валери)
Показаны сообщения с ярлыком биология человека. Показать все сообщения
Показаны сообщения с ярлыком биология человека. Показать все сообщения

Родиться баобабом

Родиться баобабом
Зависть, возможно, это наимощнейший фактор биологической и социальной эволюции человека. Присядет он в тени, к примеру, баобаба и думу думает: «Когда наше племя пришло сюда, этот старый баобаб стоял, под ним сидел мой прапрадед, и прадед сидел, и дед, и отец. Вот теперь сижу я, и сын будет сидеть, и внук, и правнук. Потом все умрут, или племя уйдет, а дерево все будет жить? Обидно, да!». Завистливый интерес человечества к видам долгоживущим совершенно понятен: вдруг удастся узнать нечто, что позволит и нам жить дольше, как тот же баобаб. Именно поэтому большое внимание ученых привлекает огромное количество природных моделей как замедленного, так и ускоренного старения. И, как при изучении многих других биологических феноменов, чем дальше эти «модели» отстоят от привычных лабораторных животных, тем более удивительные способы решения проблемы старения они используют
Чаще всего термин старение применяется для многоклеточных организмов. Считается, что большинство одноклеточных потенциально бессмертны, так как при размножении они делятся симметрично на два организма, идентичных родительскому. Однако в последнее время даже у некоторых бактерий были открыты процессы неравного деления. Так, обитатель пресноводных водоемов бактерия Caulobacter crescentus делится асимметрично, формируя одну крупную клетку, прикрепленную к субстрату, и мелкую, свободно плавающую в среде. Со временем первая «материнская» клетка замедляет процесс деления, выказывая признаки старения (Ackermann et al., 2003).

У пекарских дрожжей от крупной материнской клетки отпочковываются мелкие дочерние. Сама материнская клетка стареет и после определенного числа клеточных делений погибает.
У пекарских дрожжей от крупной материнской клетки отпочковываются мелкие дочерние. Сама материнская клетка стареет и после определенного числа клеточных делений погибает.

При размножении у пекарских дрожжей от крупной материнской клетки отпочковываются мелкие дочерние, причем сама материнская клетка, претерпев определенное число делений, погибает. Признаками старения дрожжевой клетки служат увеличение размера, потеря тургора (внутриклеточного давления), удлинение клеточного цикла, ослабление синтеза белка, накопление внехромосомной ДНК и др. (Clay and Barral, 2013). Интересно, что материнские клетки избирательно отдают своим «дочерям» более эффективные митохондрии (органеллы, ответственные за производство энергии в клетке).

У другого вида дрожжей – ​пивных – ​клетки делятся симметрично и потенциально бессмертны, но лишь в благоприятных условиях. При тепловом или окислительном стрессе в одну из дочерних клеток собираются все крупные нефункциональные агрегаты белков – ​такая клетка в последующем погибает (Coelho et al., 2013). Так что даже одноклеточные организмы могут служить важными природными моделями для исследования процессов старения.

У многоклеточных также есть потенциально бессмертные клетки – ​половые, а вот соматические клетки запрограммированы на смерть. Одной из важных черт старения у этих организмов является постепенная утрата стволовых клеток, которые способны к самообновлению и в ходе дифференцировки могут превращаться во все другие виды соматических клеток. Поэтому утрата стволовых клеток очень замедляет или делает невозможным обновление различных тканей.

Как стареет клетка

В настоящее время исследователи все больше задаются вопросом, как происходит старение на уровне одной клетки. Рассмотрим несколько важнейших механизмов, вовлеченных в этот процесс.

Во-первых, это нарушения первичной структуры и эпигенетического (не затрагивающего структуру) статуса геномной ДНК. Огромное количество как внешних, так и внутренних факторов влияют на геном, вызывая множество мутаций ДНК: точечные замены отдельных нуклеотидов, двухцепочечные разрывы, хромосомные перестройки (например, инверсии – ​поворот участка хромосомы на 180°), укорочение концевых (теломерных) районов хромосом и т. д.

Системы репарации (ремонта ДНК) позволяют успешно справляться со многими такими нарушениями – ​от надежности их работы зависит способность организма противостоять естественным повреждениям генома. Ослабление систем репарации неизменно ведет к сокращению продолжительности жизни. Особенно чувствительна к мутагенным процессам ДНК митохондрий, так как процессы репарации в этих клеточных органеллах ослаблены, к тому же для них характерны высокие концентрации активных форм кислорода и других опасных метаболитов.

Компьютерная модель фибрилл, образованных амилоидным пептидом Aβ42, дает представление об организации и составе амилоидных бляшек в мозге пациентов с болезнью Альцгеймера.
Компьютерная модель фибрилл, образованных амилоидным пептидом Aβ42, дает представление об организации и составе амилоидных бляшек в мозге пациентов с болезнью Альцгеймера.

Есть много генов, активность которых с возрастом закономерно меняется по причинам, связанным с эпигенетическими изменениями, в частности, с метилированием ДНК, которое препятствует считыванию с нее генетической информации. Так, на сегодня известно около 400 эпигенетических маркеров (сайтов CPG-динуклеотидов), уровень метилирования которых отражает процессы старения организма. У большинства таких генов значение этого показателя с возрастом растет, а их активность, соответственно, падает. К этой группе относятся, например, гены, отвечающие за формирование нервных синапсов и дифференцировку нейроэпителиальных клеток. У других генов уровень метилирования с возрастом, напротив, падает. Эти гены имеют отношение к дифференцировке лейкоцитов и метаболизму нуклеиновых кислот (Horvath, 2013; Thomson, von Holdt, Horvath

В последнее время довольно большая роль в клеточном старении отводится таким эпигенетическим процессам, как модификация гистонов – ​обширного класса белков клеточного ядра, участвующих, в том числе, в упаковке нитей ДНК, а также метилирование (присоединение метильной группы (–CH3) без изменения нуклеотидной последовательности) ДНК (Han and Brunet, 2012).

Вторым важным механизмом старения является накопление белков с неправильной структурой. Агрегация неправильно свернутых белков с образованием амилоидов связана с развитием возрастных прогрессирующих нейродегенеративных расстройств, таких как болезни Альцгеймера и Паркинсона.

В-третьих, при клеточном старении изменяются сигнальные пути – ​молекулярные механизмы, обеспечивающие передачу сигналов внутри клетки. Например, так называемого каскада инсулина / инсулиноподобного фактора роста, который влияет на множество клеточных процессов, таких как энергетический обмен, ответ на стресс и др. Этот путь вовлечен в процессы клеточного старения у широкого круга организмов, включая кишечнополостных, круглых червей, насекомых и млекопитающих.

Что касается окислительного стресса, который, как показано в ряде работ, вносит значительный вклад в процессы старения, то здесь ситуация неоднозначна. Имеются экспериментальные данные, что небольшие «порции» окислительного стресса, получаемые в результате физических упражнений или импульсного голодания, напротив, тренируют антиоксидантные защитные механизмы. И, соответственно, ведут к увеличению продолжительности жизни.

Многоклеточные «кощеи»

Все многоклеточные организмы относятся к так называемым эукариотам – ​организмам с оформленным клеточным ядром. И даже среди этих высших организмов мы сталкиваемся с феноменом полного потенциального бессмертия, характерного для прокариотов (бактерий и архей).

Такие «кощеи бессмертные» встречаются у некоторых типов беспозвоночных животных, лишенных билатеральной симметрии. Например, у гидроидных полипов/медуз из рода Turritopsis.

Представители вида Turritopsis dohrnii считаются бессмертными, потому что не проявляют признаков старения, связанных с возрастом. На «юношеской» стадии они представляют собой неподвижную форму – ​полип, а на следующей стадии полового размножения – ​свободно плавающую медузу. Самое удивительное, что после размножения эти организмы не умирают, а превращаются обратно в незрелых полипов. И такой цикл может повторяться многократно.

Одно из деревьев-долгожителей – сосна остистая межгорная. Продолжительность ее жизни достигает нескольких тысячелетий. © Creative Commons
Одно из деревьев-долгожителей – сосна остистая межгорная. Продолжительность ее жизни достигает нескольких тысячелетий. © Creative Commons

У этих многоклеточных животных всегда имеются стволовые клетки, способные дифференцироваться в клетки различных тканей и участвовать в регенерации любых органов. Вероятно, именно это и дает им бессмертие. Однако в процессе эволюции у более сложноорганизованных форм эта способность была утрачена, что, скорей всего, было связано с необходимостью бороться со злокачественным перерождением клеток в раковые.

При этом между сложностью организации и продолжительностью жизни прямых связей не обнаруживается. Так, если губки, одни из наиболее примитивных многоклеточных животных, живут до 15 тыс. лет, а киты, относящиеся к млекопитающим, лишь до 200 лет, то не слишком сложно устроенный круглый червь Caenorhabditis elegans вообще не имеет стволовых клеток и живет всего пару недель.

Как бы выглядела анатомия человека со скелетами различных видов животных

Как бы выглядела анатомия человека со скелетами различных видов животных

Как бы выглядели люди, если бы наши скелеты были бы как у животных? Как бы выглядел человек с панцирем черепахи или с ногами фламинго? Такие фантазии оживают в руках японского художника Сатоши Кавасаки (Satoshi Kawasaki), который с помощью своих необычных иллюстраций сравнивает анатомию человека и животных. Сатоши Кавасаки известен своими подробными художественными изображениями современных и вымерших животных, а также несуществующих животных, которые могли бы появиться на Земле в процессе эволюции. Его иллюстрации могут показаться странными, и даже слегка неприятными, однако это простые для понимания объяснения, которые в простой форме визуализируют особенности строения каждого вида.

Пингвин
Пингвин

Чаще всего панцирь черепах имеет два слоя: внутренний (костный) и наружный (кератиновый). Костная часть образована костными пластинками, сросшимися, как правило, с рёбрами и позвоночником.
Чаще всего панцирь черепах имеет два слоя: внутренний (костный) и наружный (кератиновый). Костная часть образована костными пластинками, сросшимися, как правило, с рёбрами и позвоночником.

Древний предок лошадей, эогиппус, не обладал силой для противостояния хищникам, поэтому единственным его спасением было бегство. В результате центральные когти на мягких лапах начали отвердевать, а остальные пальцы ослабевали. Так в процессе эволюции и сформировались копыта.
Древний предок лошадей, эогиппус, не обладал силой для противостояния хищникам, поэтому единственным его спасением было бегство. В результате центральные когти на мягких лапах начали отвердевать, а остальные пальцы ослабевали. Так в процессе эволюции и сформировались копыта.

Фламинго чаще стоят на одной ноге, находясь в воде, а не на суше. Проточная вода существенно сильнее охлаждает тело, чем воздух. Поджав одну ногу, фламинго пытаются не допустить чрезмерного охлаждения.
Фламинго чаще стоят на одной ноге, находясь в воде, а не на суше. Проточная вода существенно сильнее охлаждает тело, чем воздух. Поджав одну ногу, фламинго пытаются не допустить чрезмерного охлаждения.

Как бы выглядели человеческие ноги  с костью ноги разных животных
Как бы выглядели человеческие ноги 
с костью ноги разных животных

Как формировались представления и знания людей о крови

Рисунок в статье Джеймса Бланделла «Наблюдения при переливании крови», 1829 год

Рисунок в статье Джеймса Бланделла
«Наблюдения при переливании крови», 1829 год
Зачем наши предки литрами пускали друг другу кровь и как лечились от малокровия? Какое отношение реалистичное изображение ран Христа имеет к еврейским погромам? Чем заканчивались первые опыты по переливанию крови? И на что опирался автор романа «Дракула»?
Казалось бы, для современного человека, принадлежащего к европейской культуре, кровь — это всего лишь биологическая жидкость с набором опреде­ленных свойств и характеристик. На самом деле такой утилитарный взгляд, как правило, свойственен тем, кто имеет медицинское или есте­ственно-научное образование. Для большинства людей никакие школьные уроки анатомии не способны отменить или нейтрализовать мощные симво­лические смыслы, которыми кровь наделяется в культуре. Некоторые мифы, связанные с кровью, уже вышли из обихода, и мы лишь видим их следы в религиозных запретах и терминах родства, в языковых метафорах и поэти­ческих формулах, в пословицах и фольклоре. Другие мифы возникли совсем недавно — и продолжают возникать на наших глазах.

Кровь как гумор

Античная медицина — а вслед за ней арабская и европейская — считала кровь одной из четырех кардинальных жидкостей, или гуморов, наряду с желтой и черной желчью и флегмой. Кровь представлялась самой сбалансированной телесной жидкостью, горячей и влажной одновременно, и отвечала за сан­гвинический темперамент, наиболее взвешенный. Богослов XIII века Винцент из Бове прибегал к поэтическим аргументам и цитировал Исидора Севиль­ского, чтобы доказать сладость крови и ее превосходство над прочими гуморами: 
«На латинском кровь (sanguis) называется так, поскольку она сладка (suavis)… те, в ком она преобладает, любезны и обворожительны» .
До определенного времени болезни считались следствием нарушения гармо­нии жидкостей в организме. Кровь была опасна скорее своим избытком, чем недостатком, и дошедшие до нас документы с историями больных гораздо чаще говорят о полнокро­вии, чем о малокровии.

Некоторые историки связы­вают «болезни избытка» с экономи­ческим и социальным статусом больных, ведь к врачам могли обращаться лишь состоятельные люди, тогда как простона­родье лечилось у других специалистов и от других болезней. В свою очередь, излишнее полнокровие таких больных объяснялось их образом жизни и чересчур изобильной пищей.

Схема кровопускания из «Книги природы»  Конрада Мегенбергского. 1442–1448 годы Cod. Pal. germ. 300 / Universitätsbibliothek Heidelberg
Схема кровопускания из «Книги природы»
Конрада Мегенбергского. 1442–1448 годы
Cod. Pal. germ. 300 / Universitätsbibliothek Heidelberg

Схема кровопускания у лошади.  Индийская миниатюра. XVIII век Wellcome Collection
Схема кровопускания у лошади.
Индийская миниатюра. XVIII век
Wellcome Collection

Врач готовится к кровопусканию.  Копия картины Рихарда Бракенбурга. XVII век Wellcome Collection
Врач готовится к кровопусканию.
Копия картины Рихарда Бракенбурга. XVII век
Wellcome Collection

Кровопускание из ноги.  Неизвестный художник по рисунку Оноре Домье. XIX век Wellcome Collection
Кровопускание из ноги.
Неизвестный художник по рисунку Оноре Домье. XIX век
Wellcome Collection

Монахиня пускает кровь больной. Гравюра Wellcome Collection
Монахиня пускает кровь больной. Гравюра
Wellcome Collection

Инструменты для кровопускания. XVIII век Wellcome Collection
Инструменты для кровопускания. XVIII век
Wellcome Collection

Основные лечебные манипуляции гуморальной медицины были нацелены на выведение лишних жидкостей наружу. Врачи прописывали своим подопечным желчегонные и потогонные отвары, нарывные пластыри и кровопускания. Арабские и европейские медицинские трактаты сохранили схемы человеческого тела с подробными указаниями, откуда следует пускать кровь при различных заболеваниях. При помощи ланцета, пиявок и банок хирурги и цирюльники (именно они, занимавшие более низкое место в иерархии медицинских профессий, непосредственно выполняли врачебные рекомендации) извлекали чашками и тарелками кровь из рук, ног и затылка.

С середины XVII века веносечение периодически вызывало сомнения и критику, однако полностью оно не исчезло даже после распространения биомедицины и ее официального признания. Другие практики, связанные с гуморальными представлениями о крови, в ходу до сих пор — от «разогре­вающих» горчичников или гусиного жира при простуде до банок, которые широко использовались в советской медицине и советских же практиках самолечения. В современной биомедицине банки считаются то ли плацебо, то ли альтернативной техникой, но в Китае и Финляндии они по-прежнему сохраняют репутацию укрепляющего, расслабляющего и обезболивающего средства.

Для восполнения недостатка крови использовались другие средства. Галенова физиология  помещала центр кроветво­рения в печень, где пища перерабаты­валась в телесные жидкости и мышцы, — таких взглядов европейские медики продолжали придерживаться примерно до XVII века. Кроме того, существовало представление о так называемом «нечувствительном испарении», которое можно условно отождествить с кожным дыханием.

Эту доктрину, восходящую к греческим сочинениям, сформулировал в начале XVII века падуанский врач, корреспондент Галилея Санторио Санторио. С его точки зрения, через кожу незаметно для человека испарялась внутренняя влага, извлекаемая телом из пищи и напитков. В обратную сторону это тоже работало: раскрывшись, кожные и внутренние поры («скважины») впитывали наружные частицы воды и воздуха. Поэтому недостаток крови предлагалось восполнять питьем свежей крови животных и людей и ваннами из нее же. Например, в 1492 году ватиканские медики тщетно пытались вылечить папу Иннокентия VIII, давая ему питье из венозной крови трех здоровых юношей.

Кровь Христова

Якопо ди Чоне. Распятие.  Фрагмент. 1369–1370 годы National Gallery / Wikimedia Commons
Якопо ди Чоне. Распятие.
Фрагмент. 1369–1370 годы
National Gallery / Wikimedia Commons

Гертген тот Синт Янс. Муж скорбей.  Около 1485–1495 годов Museum Catharijneconvent / Wikimedia Commons
Гертген тот Синт Янс. Муж скорбей.
Около 1485–1495 годов
Museum Catharijneconvent / Wikimedia Commons

Рядом с прагматическими представлениями о крови как гуморе существовала разветвленная символика крови, соединявшая языческие и христианские воззрения. Медиевисты отмечают, что казнь через распятие приводила к смерти от удушья и обезвоживания, но не от потери крови, и в раннем Средневековье это было хорошо известно.

Уникальные бактерии пустыни Атакама в Чили

Уникальные бактерии  пустыни Атакама в Чили
Высушенная в Чили пустыня Атакама когда-то считалась мертвой зоной, но в ней скрываются огромные богатства, которые могут помочь нам справиться с серьезной угрозой здоровью людей. Сложно представить это, глядя на эти пустынные пейзажи.
Казалось бы, как могут быть связаны между собой борьба с различными заболеваниями и самая засушливая пустыня в мире? Но если верить Майклу Гудфеллоу, микробиологу из Университета Ньюкасла, именно экстремальные условия этой пустыни могут помочь людям.

Уникальные бактерии  пустыни Атакама в Чили

Роль пустыни

Ученые считают, что благодаря суровым условиям жизни у живых организмов формируются соответствующие механизмы адаптации. По мнению Гудфеллоу, бактерии в такой агрессивной среде выживают за счет создания новых химических структур, которым можно было бы найти применение в медицине.

В 2008 году он получил образцы почвы, взятый из самого засушливого района пустыни, где осадки на выпадали на протяжении сотен тысяч лет. К удивлению ученого, в этих образцах была обнаружена разнообразная популяция бактерий, что послужило толчком для десятилетнего исследования микроорганизмов пустыни.

Научные исследования

Больше всего внимание ученых привлекли спор-продуцирующие актинобактерии. Они выделяют органические химические соединения, которые являются вторичными метаболитами, обеспечивающими защиту от других микроорганизмов. Это не первое открытие подобного рода. Аналогичные свойства были обнаружены у streptomyces griseus. Вырабатываемое ими химическое вещество послужило лекарством от туберкулеза.

Уникальные бактерии  пустыни Атакама в Чили

Особенности открытия

Обнаруженные пустынные актинобактерии, изучением которых занимался Гудфеллоу со своими коллегами, также вырабатывают полезные химические вещества. Согласно результатам исследований, полученным в 2018 году, было выделено 46 новых молекул со свойственными им антибиотическими, противовирусными или противоопухолевыми свойствами. То есть благодаря пустыне можно создать новые антибиотики.

Жизнь на грани

Места, подобные Атакаме, ученые называют «экстремобиосфера». Это области с высоким уровнем засушливости, ультрафиолетового излучения, pH или давления, где жизнь практически невозможна. В подобных местах ученые обнаруживают бактерии, которые умудряются выживать в условиях, которые на первый взгляд совершенно непригодны для жизни. Подобные открытия были сделаны на дне Марианской впадины, где давление в 700 раз больше, чем на поверхности. Или под толщей 400-метрового льда Антарктики.

Уникальные бактерии  пустыни Атакама в Чили

Помощь бактерий

Благодаря этим исследованиям изменились взгляды ученых на выживаемость в экстремальных условиях. Кроме того, особый интерес к этому вопросу связан с ростом устойчивости микроорганизмов к используемым антибиотикам.

Анатомические опыты Хуана Гатти

Анатомические опыты Хуана Гатти
Аргентинец Хуан Гатти (Juan Gatti) прежде всего известен публике как фотограф и графический дизайнер, часто сотрудничающий с культовым испанским режиссером Педро Альмодоваром. В свое время он был арт-директором Vogue Italia и приглашенным фотографом для календаря Pirelli. Но мало кто знает, что Хуан Гатти является еще и потрясающим иллюстратором. Его красочная серия работ  "Естественные науки" с человеческими телами, где видны каждая пульсирующая артерия и вена, экзотическими животными и растениями напоминает райский сад, в котором человек находится в гармонии с природой и самим собой.
Анатомические опыты Хуана Гатти

Анатомические опыты Хуана Гатти

Анатомические опыты Хуана Гатти

Анатомические опыты Хуана Гатти

Анатомические опыты Хуана Гатти

Анатомические опыты Хуана Гатти

Послания землян инопланетянам

Послания землян инопланетянам
С середины XX века человечество предприняло несколько попыток знакомства с инопланетными цивилизациями. Мы отправили в космос радиосообщения и пластинки на борту кораблей, и сегодня некоторые из них уже покинули пределы Солнечной системы. Интереснее всего в них — логика, по которой подбиралось их содержимое: возможно, она скажет о человечестве гораздо больше, чем все фотографии, записи и чертежи, вместе взятые.
Первая попытка: «Мир, Ленин, СССР»

Первая попытка: «Мир, Ленин, СССР»
Первое в истории радиопослание землян ко внеземным цивилизациям было отправлено в ноябре 1962 года из Евпаторийского центра дальней космической связи. Оно гласило: «Мир. Ленин. СССР». Ученые использовали мощный передатчик, который работал на волне 39 см; адресатом сигнала стала планета Венера, которая отразила его, что позволило проверить работоспособность радиолокатора. В 1966 году из центра Евпатории через Венеру совместно со специалистами из Великобритании советские ученые отправили еще одно сообщение: «СССР. Англия. Дружба».

Сегодня короткое (и, вероятно, нечитаемое) первое межзвездное письмо человечества движется в направлении оранжевого гиганта HD 131336 в созвездии Весов. Расстояние до этой звезды — 2 млн. 158 тыс. световых лет. На данный момент из них радиосигнал преодолел 52 световых года. Примечательно, что именно в созвездии Весов располагается звезда Глизе 581, вокруг которой вращаются три условно пригодные для жизни экзопланеты. Самая интересная из них — открытая в 2007 году Глизе 581 с: здесь ускорение свободного падения составляет 1,6 g, а температура поверхности колеблется между +3 и +40⁰C.

Большое радиописьмо: послание «Аресибо»

Большое радиописьмо: послание «Аресибо»
16 ноября 1974 года из обсерватории Аресибо в Пуэрто-Рико в честь открытия мощного радиотелескопа ученые отправили первое крупное и по-настоящему информативное радиопослание внеземным цивилизациям. Оно было разработано Фрэнком Дрейком — автором знаменитого уравнения, позволяющего в теории подсчитать количество развитых цивилизаций в галактике, — и Карлом Саганом — американским пионером в области экзобиологии, астрономом, чья деятельность дала толчок развитию проекта по поиску внеземного разума SETI.

Космическое излучение и конфликты: чего боятся астронавты перед миссией на Марс

Колонизация Марса

В феврале 2019 года директор NASA Джим Брайденстайн сказал, что пилотируемая экспедиция может отправиться на Марс уже в середине 2030-х. И хотя научная ценность такой миссии все еще вызывает сомнения, в качестве политического шага она была бы грандиозной.
Путешествие людей на Марс — пугающая перспектива. Астронавтам понадобится не менее 9 месяцев, чтобы туда добраться, год они проведут на самой планете, а затем потратят еще 9 месяцев на дорогу домой. В течение этого времени они будут подвергаться как высокому уровню излучения, так раздражающим привычкам своих коллег. Трудно сказать, какой из этих факторов может быстрее привести к большим проблемам. Поэтому американское космическое агентство NASA изучает способы сохранения как физического, так и психического здоровья будущих марсианских путешественников. На собрании Американской ассоциации содействия развитию науки (AAAS), состоявшемся в Вашингтоне, ученые рассказали о своей работе в этих направлениях.

Одним из таких проектов является известное исследование близнецов NASA Twin Study, полные результаты которого будут опубликованы в ближайшие несколько месяцев. В исследовании задействованы астронавты-близнецы Марк и Скотт Келли. Скотт был доставлен на Международную космическую станцию (МКС) в 2015 году, и прожил на орбите 12 месяцев. Марк оставался на Земле в течение того же периода. Оба мужчины регулярно сдавали образцы крови и мочи для научного анализа. Оба также провели ряд физических и умственных испытаний. Не зная точно, что может измениться в теле Скотта, 10 исследовательских групп по всей Америке изучали образцы, отслеживая как можно больше молекулярных, когнитивных и физических изменений.

Близнецы-астронавты Марк и Скотт Келли,
участники исследования NASA Twin Study
Как рассказал Крис Мейсон из медицинского кампуса Коренллского университета, эти команды нашли много сюрпризов. Например, теломеры Скотта стали длиннее во время его пребывания в космосе. Теломеры — это участки ДНК, которые «закрывают» конец хромосом в ядре клетки и становятся короче по мере ее старения.

Затем доктор Мейсон сравнил работу генов Скотта с генами его брата Марка на Земле. Он обнаружил, что гены в организме Скотта, связанные с иммунной системой, стали очень активными. Это также относится к клеточному механизму, связанному с восстановлением ДНК. 
«Это почти как если бы тело находилось в состоянии повышенной готовности, — сказал он. — Что неудивительно, учитывая стресс от космического полета». 
Еще одним удивительным наблюдением было присутствие множества фрагментов митохондрий в крови Скотта. Митохондрии представляют собой крошечные структуры внутри клетки, которые высвобождают энергию из сахара. Они имеют тенденцию попадать в кровоток только тогда, когда клетки повреждены или умирают от стресса.

Хорошая для Скотта Келли новость заключается в том, что почти все тысячи изменений, произошедших в его теле, вернулись в норму вскоре после возвращения на Землю. Это говорит о том, что здоровое человеческое тело, по большей части, хорошо восстанавливается после стресса долгого космического полета. Но каким бы детальным ни было исследование близнецов, размер выборки в два все еще очень ограничен.
В ближайшие годы NASA планирует провести десятки долгосрочных испытаний на людях, в том числе на астронавтах, направляющихся на Луну в рамках подготовки к будущим полетам на Марс.
Астронавт NASA Скотт Келли провел на МКС 12 месяцев
Профилактика конфликтов

Когда Скотт Келли вернулся с МКС, он сказал, что для успешной миссии в космосе слаженная командная работа является приоритетной. Действительно, критически важным во время экспедиции на Марс будет предотвращение социальных проблем среди астронавтов, ведь такая миссия будет включать около 6 человек, возможно, из разных культур. Они соберутся вместе на три года в пространстве, размеры которого не превышают небольшой дом. Не будет у них и возможности для побега в случае непредвиденных обстоятельств.

Одной из попыток смоделировать эти условия было исследование Ношира Контрактора, профессора поведенческих наук в Северо-западном университете Иллинойса. Он изучал группы людей, длительное время находившихся в изоляции в Космическом центре Джонсона в Хьюстоне (Техас). Здесь добровольцев запирают на срок до 45 дней, имитируя космические полеты. Они находятся в состоянии физиологического и психологического стресса и контролируются днем и ночью.

Астронавт NASA Рэндольф Брезник — о мечтах, жизни на МКС и красоте Земли

В декабре 2017 года астронавт Рэндольф Брезник, командовавший экипажем Международной космической станции (МКС) во время миссии МКС-53, вернулся на Землю в пилотируемом космическом корабле "Союз-МС-05". За его плечами — два космических полета, три выхода в открытый космос и удивительный опыт, которым он охотно поделился с киевскими слушателями.

О мечтах и их воплощении

Cygnus — частный автоматический грузовой космический корабль снабжения. Разработан Orbital Sciences Corporation в рамках программы Commercial Orbital Transportation Services. Предназначен для доставки грузов к Международной космической станции после завершения программы «Спейс шаттл». Википедия
"В юности я ходил в музеи, смотрел на старые самолеты, ракеты и корабли, в которых люди летали в космос. Я никогда не думал, что это возможно, но все же стал летчиком-испытателем, и летал на всем, до чего могли дотянуться мои руки. Летать было интересно, но, к сожалению, ни один из моих самолетов не мог достичь космических скоростей. Поэтому мне пришлось стать астронавтом".
О подготовке к первому полету

"У меня появился шанс впервые полететь в космос в 2009 году (STS-129 по программе "Спейс Шаттл"). Мы должны были закончить конструкцию МКС, и в этой миссии мне повезло совершить два выхода в открытый космос. Но космос — уникальная и очень жесткая для человеческого организма среда, потому мы проходили подготовку в экстремальных условиях. Например, в подземных пещерах."
В пещерах всегда темно. Ты никогда не знаешь, который сейчас час. Прямо как на МКС, когда солнце встает и заходит каждые 45 минут. В пещерах действительно опасно: есть риск пораниться, потому ты крайне осторожно обращаешься со своим оборудованием.
Другая среда, которую мы использовали для подготовки к полету — подводная. Мы жили в единственной в мире обитаемой подводной лаборатории "Аквариус" на глубине 21 м. Здесь, если у тебя возникла проблема, ты не сможешь подняться на поверхность. Тебе нужно вернуться в лабораторию или положиться на своего партнера, который предоставит спасательное оборудование — совсем как в космосе.

Поэтому, когда кто-то в первый раз летит в космос, его тело и разум подвергаются тяжелому испытанию не в первый раз. Экстремальные тренировки делают разрыв между жизнью на Земле и в космосе немного меньшим.
О личном пространстве

"В подготовке к миссии на МКС у нас была тренировка: три дня и две ночи мы жили в зимнем лесу внутри "Союза". Его бытовой отсек совсем небольшой (диаметр — 2,25 м). Просто представьте себе троих взрослых мужчин в такой среде. Я узнал о своих товарищах по команде (Сергее Рязанском и Паоло Несполи.) такие вещи, которые рассчитываю когда-нибудь забыть".
Экспедиция МКС-53 началась в момент отстыковки от станции корабля "Союз МС-04". В состав экспедиции вошел экипаж корабля "Союз МС-05" из трех человек — Рэнди Брезника, Сергея Рязанского и Паоло Несполи, ранее прибывших на станцию и работавших в предыдущей экспедиции МКС-52. Позже экспедиция пополнилась экипажем космического корабля "Союз МС-06". С этого момента в ней работало уже шесть человек.