Дирекція наукової місії програми космічної біології

Огляд

Основною метою досліджень космічної біології є побудова кращого розуміння того, як космічний політ впливає на живі системи в космічних апаратах, таких як Міжнародна космічна станція (МКС), або в наземних експериментах, що імітують аспекти космічних польотів, та підготовка до майбутніх досліджень людини. місії далеко від Землі. Експерименти, які ми проводимо на цих платформах, досліджують, як рослини, мікроби та тварини пристосовуються або пристосовуються до життя в космосі. Ми досліджуємо процеси обміну речовин, росту, реакції на стрес, фізіології та розвитку. Ми вивчаємо, як організми відновлюють клітинні пошкодження та захищаються від інфекцій та хвороб в умовах мікрогравітації під час дії космічного випромінювання. І ми робимо це по всьому спектру біологічної організації, від молекул до клітин, від тканин і органів, і від систем до цілих організмів до спільнот мікроорганізмів.

Основні цілі нашої програми включають:

Виявлення того, як біологічні системи реагують, адаптуються та адаптуються до космічного середовища
Розробка інтегрованих фізіологічних моделей біології в космосі
Визначення основних механізмів та мереж, що регулюють біологічні процеси в космічному середовищі
Просування відкритої науки за допомогою системи даних GeneLab та Архіву даних про науки про життя
Розробка передових біологічних технологій для полегшення досліджень космічних польотів
Розвиток механістичного розуміння для підтримки здоров’я людини в космосі
Забезпечення передачі знань і технологій для розуміння життя на Землі

Окрім надання корисної інформації про те, як живі організми пристосовуються до космічних польотів, відкриття, які дослідники НАСА роблять у космосі, мають величезні наслідки для життя на Землі. Дослідження космічної біології щодо вірулентності патогенних мікроорганізмів у космосі, втрати щільності кісткової тканини та змін у зростанні рослин можуть вплинути на розробку ліків, що сприяють загоєнню ран або регенерації тканин, лікування, призначене для протидії остеопорозу на Землі, та високотехнологічних добрива, що збільшують урожайність.

Огляд біології тварин

Життя в космосі вносить глибокі зміни в біологію. Усі організми на Землі пристосувалися виконувати свої дії в умовах гравітації, атмосфери та циклів світла і темряви, які не змінювались мільйони років, умови, які змінюються на борту космічних кораблів, таких як МКС. Наприклад, кружляючи Землю зі швидкістю 17 130 миль на годину, члени екіпажу МКС відчувають схід і захід сонця 16 разів на день! Простіше кажучи, наземні організми не призначені для життя в космосі.

Метою Програми космічної біології в галузі біології тварин є розуміння основних механізмів, які тварини використовують для адаптації та/або адаптації до космічних польотів та змін гравітації загалом. Тварин часто використовують для моделювання захворювань людини, а також для того, як люди реагують на стресові подразники. Найбільш часто використовувані модельні організми, для яких зараз чітко визначена геноміка, включають види хребетних, наприклад, гризунів, як щурів, так і мишей, а також різноманітні види безхребетних, наприклад, нематоди та комахи. NASA широко використовувало ці модельні організми для оцінки біологічної небезпеки польоту в космос, з'ясування основних механізмів, які використовує життя для адаптації до мікрогравітації, та застосування таких знань для сприяння дослідженню людини та для суспільних переваг на Землі.

Досліджуючи вплив космічних польотів на біологію та фізіологію тварин, ми задаємо такі питання:

Знижуйте наслідки космічного польоту з часом, погіршуйтесь або покращуйтесь?
Чи є наслідки космічного польоту постійними або вони зменшуються та/або зникають з часом після повернення?
Чи можемо ми запобігти негативним наслідкам до їх появи або, принаймні, зменшити їх вплив?
Які умови необхідні, щоб тварини роками жили в космосі, поверталися на Землю і залишалися здоровими?

Огляд клітинної та молекулярної біології

Дослідження клітинної та молекулярної біології охоплюють усі наукові дисципліни в космічній біології - від розуміння того, як одноклітинні організми, такі як найпростіші, бактерії та гриби, реагують на умови космічного польоту, до того, як всі різні клітини складної тканини чи органу працювати разом, щоб допомогти організму в цілому адаптуватися до такого чужорідного середовища. Основною метою досліджень клітинної та молекулярної біології космічної біології в НАСА є визначення того, як напруження космічного польоту впливають на живі системи на базовому клітинному та молекулярному рівнях, використовуючи сучасні методи та заходи клітинної та молекулярної біології. Сюди входять характеристика та ідентифікація змін у експресії генів та білків, функції та структури ДНК, клітинній структурі та морфології та комунікації між клітинами.