Direcția misiunii științifice a programului de biologie spațială
Prezentare generală
Obiectivul principal al cercetării în domeniul biologiei spațiale este de a construi o mai bună înțelegere a modului în care zborurile spațiale afectează sistemele vii din navele spațiale, cum ar fi Stația Spațială Internațională (ISS), sau în experimentele terestre care imită aspecte ale zborurilor spațiale și să se pregătească pentru explorarea umană viitoare misiuni departe de Pământ. Experimentele pe care le desfășurăm pe aceste platforme examinează modul în care plantele, microbii și animalele se adaptează sau se adaptează vieții în spațiu. Examinăm procesele de metabolism, creștere, răspuns la stres, fiziologie și dezvoltare. Studiem modul în care organismele repară daunele celulare și se protejează de infecții și boli în condiții de microgravitație în timp ce sunt expuse radiațiilor spațiale. Și o facem în spectrul organizării biologice, de la molecule la celule, de la țesuturi și organe și de la sisteme la organisme întregi, la comunități de microorganisme.
Obiectivele principale ale programului nostru includ:
- Descoperiți cum sistemele biologice răspund, se climatizează și se adaptează la mediul spațial
- Dezvoltarea de modele fiziologice integrate pentru biologia în spațiu
- Identificarea mecanismelor și rețelelor subiacente care guvernează procesele biologice din mediul spațial
- Promovarea științei deschise prin sistemul de date GeneLab și arhiva de date pentru științele vieții
- Dezvoltarea tehnologiilor biologice de vârf pentru a facilita cercetarea zborurilor spațiale
- Dezvoltarea înțelegerii mecaniciste pentru a sprijini sănătatea umană în spațiu
- Permiterea transferului de cunoștințe și tehnologie către înțelegerea vieții pe Pământ
Pe lângă furnizarea de informații utile cu privire la modul în care organismele vii se adaptează la zborurile spațiale, descoperirile pe care cercetătorii NASA le fac în spațiu au implicații enorme pentru viața de pe Pământ. Cercetările efectuate de Biologia Spațială asupra virulenței agenților patogeni în spațiu, pierderii densității osoase și modificărilor în creșterea plantelor pot avea impact asupra dezvoltării medicamentelor care promovează vindecarea rănilor sau regenerarea țesuturilor, tratamentele menite să combată osteoporoza pe Pământ și îngrășămintele de înaltă tehnologie care cresc randamentul culturilor.
Biologie animală Prezentare generală
Viața în spațiu produce schimbări profunde în biologie. Toate organismele de pe Pământ s-au adaptat să funcționeze în condiții de gravitație, atmosferă și cicluri de lumină și întuneric care nu s-au schimbat în milioane de ani, condiții care sunt modificate la bordul navelor spațiale, precum ISS. De exemplu, în timp ce înconjoară Pământul cu viteze de 17.130 mile pe oră, membrii echipajului ISS experimentează răsăritul și apusul soarelui de 16 ori pe zi! Pur și simplu, organismele terestre nu sunt concepute pentru viața în spațiu.
Scopul programului de biologie spațială din zona de biologie animală este de a înțelege mecanismele de bază pe care animalele le utilizează pentru a se adapta și/sau a se acomoda la zborurile spațiale și la modificările gravitaționale în general. Animalele sunt frecvent utilizate pentru modelarea bolilor umane, precum și a modului în care oamenii răspund la stimulii stresanți. Cele mai frecvent utilizate organisme model pentru care genomica este acum bine definită includ specii de vertebrate, de exemplu, rozătoare, atât șobolani și șoareci, cât și o varietate de specii de nevertebrate, de exemplu, nematode și insecte. NASA a folosit aceste organisme model pe scară largă pentru a evalua riscurile biologice ale zborurilor spațiale, pentru a elucida mecanismele fundamentale pe care viața le folosește pentru a se adapta la microgravitație și pentru a aplica astfel de cunoștințe pentru a avansa explorarea umană și pentru beneficiile societății pe Pământ.
Pe măsură ce examinăm impactul zborurilor spațiale asupra biologiei și fiziologiei animalelor, ne punem următoarele întrebări:
- Efectuați efectul zborurilor spațiale în timp, înrăutățiți-vă sau îmbunătățiți-vă?
- Efectele expunerii la zboruri spațiale sunt permanente sau scad și/sau dispar cu timpul la întoarcere?
- Putem preveni efectele adverse înainte să apară sau cel puțin să le diminuăm impactul?
- Ce condiții sunt necesare pentru ca animalele să trăiască în spațiu ani de zile, să se întoarcă pe Pământ și să rămână sănătoși?
Prezentare generală a biologiei celulare și moleculare
Cercetarea în biologie celulară și moleculară abordează toate disciplinele științifice din biologia spațială, de la înțelegerea modului în care organismele unicelulare, cum ar fi protozoare, bacterii și ciuperci, răspund la condițiile zborului spațial, la modul în care toate celulele dintr-un țesut sau organ complex lucrați împreună pentru a ajuta un organism în ansamblu să se acomodeze cu un astfel de mediu străin. Scopul general al cercetării celulelor de biologie spațială și a biologiei moleculare la NASA este de a determina modul în care stresul mediului de zbor spațial afectează sistemele vii la nivelurile celulare și moleculare de bază, utilizând tehnici și măsuri contemporane de biologie celulară și moleculară. Aceasta include caracterizarea și identificarea modificărilor în expresia genelor și proteinelor, funcția și structura ADN-ului, structura și morfologia celulară și comunicarea celulă-celulă.