Астробиологија

Из Википедије, слободне енциклопедије
Електронска микроскопија фосилних бактерија откривених у антартичком метеориту АЛХ84001 1996. године, за који је утврђено да потиче са Марса.
Темељни принципи који одређују деловање астробиологије
Како је настао и развио се живот?
Има ли живота на другим локацијама у космосу?
Каква је будућност живота на Земљи и изван ње?

Астробиологија, егзобиологија, ксенобиологија је наука која проучава природу живота, његов настанак, еволуцију и распрострањеност као планетарног феномена са циљем разумевања живота на Земљи, као и будућност живота (биолошких система) у космосу-свемиру; ванземаљски живот и живот на Земљи у далекој будућности. Да би одговорила свим захтевима који се пред њу постављају астробиологија је за кратко време постала јединствена заједница истраживача, која обједињује преко 110 различитих дисциплина.

Ова млада мултидисциплинарна наука која покрива истраживања; за настањивим окружењима у нашем Сунчевом систему, насељивим планетама ван њега и доказе о постојању пребиотских хемијских елемената. Такође астробиологија врши лабораторијске и теренске студије о пореклу и раном развоју земаљског живота и проучава могућности прилагођавања живих бића екстремним условима на нашој планети и у космосу.

Захваљујући све већем развоју астробиологија, задњих година прикупљено је мноштво нових података о екстрасоларним планетама [1] и малим телима Сунчевог система [2] што је значајно повећало људска сазнања о настанку и еволуцији планета. Али исто тако, астробиологија није пронашла ниједан доказ да су интелигентна бића из космоса икада посетила Земљу, иако то није истински циљ астробиологија. То наглашава разлику између астробиологије као науке и холивудске и медијске потраге за свемирцима, чији је циљ стварање предуслова за ширење човечанства ван планете Земље, што ће се вероватно пре или касније догодити, пуно пре него што Земља престане бити погодна за живот.[3][4]

Етимологија и синоними речи астробиологија[уреди]

Термин астробиологија етимолошки је изведен из грчког језика од речи: αστρον - астрон (сазвежђе, звезда); βιος - биос (живо); и λογια- логиа (студија).

Синоними астробиологије су разноврсни и у својој основи настали су из астрономије и биологије. Тако се често као синоними користе термини егзобиологија и ксенобиологија.

Егзобиологија

Сноним егзобиологија изведен је из грчких речи Εξω (спољни) ; Βιος - биос (живот); и λογια - логиа (студија). Термин је први пут применио Каталонски молекуларни биолог Јошуа Ледерберг. У научним круговима сматрају да Каталонски термин егзобиологија има узак опсег истраживања који је ограничен на тражење живота изван Земље, док је област истраживања астробиологије шири јер она поред истраживања везе између живота на Земљи и универзума, укључујћии потрагу за ванземаљским животом, проучава и живот на Земља, њено порекло, еволуцију и ограничења у развоју. Каталонски као термин све више има тенденцију да буде замењен термином астробиологије.

Ксенобиологија

Још један термин који се користио у прошлости је ксенобиологија, („биологија странаца“) који је скован у 1954 од стране писца научне фантастике Роберт Хајнлајна у његовом делу „Звезда звер“.[5] Термин ксенобиологија се такође користи у више специјализованом смислу да означи, биологију страних хемијских спојева, било да су они ванземаљски или земаљски (евентуално синтетичког порекла). Пошто су алтернативни аналози хемије неки животни процеси створени у лабораторији, за ксенобиологију се може рећи да је то њен главни предмет истраживања.[6]

Историјат[уреди]

Човечанство се вековима суочава са дилемом како је настао разуман живот на Земљи, из које су протекла и два опречна гледишта: да је разуман живот ужасавајуће ретка појава, и да нема начина да се то поткрепи; и насупрот томе да је наша галаксија космичко станиште многих разумних створења, а то је подложно доказивању. Тако је настал потреба да се оснује посебна наука која би се бавила између осталог и овом проблематиком.

Са овом проблематиком, у оквиру програма истраживања космоса,прва је започела да се бави НАСА оснивањем астробиолошког програма који је требао да се бави тражењем одговора на следећа основна питања:

  • Како почео и еволуирао живот?
  • Да ли постоји живот ван Земље и, ако јесте, како може да се открије?
  • Каква је будућност живота на Земљи и у космосу?

У настојању да одговори на ова питања и побољша разумевање биолошких, планетарних, и космичким феноменима и односа међу њима, стручњаци из астрономије и астрофизике, Земљских и планетарних наука, микробиологије, еволуционе биологије, космичке хемије, и других релевантних дисциплина укључени су у астробиолошка истраживања, како би помогли и унапреди подухват истраживања космоса.

Након што је 1996. године НАСА основала Институт за астробиологију (NASA Astrobiology Institute − NAI), астробиологија је под њеним окриљем и формално постала нучно-истраживачка грана. Формирање института настало је као резултат све већег интересовања НАСА стручњака за планету Марс, најближу ванземаљску локацију које је потенцијално погодна за живот. Преломни догађај вероватно је био откриће антартичког метеорита АЛХ84001 1996. године, за који је утврђено да потиче са Марса, и у којем су наводно нађени микрофосили ванземаљског живота.[7] Иако је НАСА основала астробиолошки програм у 1996. она је прво започела истраживања у области егзобиологије, претходница астробиологије, које практично датирају с почетка свемирског програма САД.

Астробиолошки програм у оквиру НАСА-е има четири елемента:

  • НАСА астробиолошки институт за егзобиологију и еволуциону биологију (енгл. NASA Astrobiology Institute , Exobiology and Evolutionary Biology)
  • Астробиолошке науке и технологију за итраживање планете (енгл. Astrobiology Science and Technology for Exploring Planets).
  • Астробиолошке науке и технологију инструмента развоја (енгл. Astrobiology Science and Technology Instrument Development ).

НАСА институт за астробиологију ради као виртуални институт са 12 америчких истраживачких тимова који броје преко 700 научника. Готово деценију након оснивања, и успешног рада, НАИ улази у кризно раздобље (јер је НАСА смањила финансирање астробиологије за 50%), те се тежиште истраживања пребачено у друге институције, углавном европске.

Истраживачки центар за астробиологију данас постоје широм света, нпр. у Шпанији, Француској, Аустралији, Великој Британији. Такође, на многим угледним универзитетима постоје студије астробиологије.

Стратегија истраживања у астробиологији[уреди]

Стратешки план истраживања у астробиологији може се сагледати коз седам основних научних циљева

1. Схватити природу средина погодних за живот и њихову распрострањеност у свемиру

Основна је компонента овог циља је моделовање развоја планете погодних за живот. Мала тела Сунчевог система, за која се сматра да су остаци од којих се нису успеле формирати планете важне су за космички биологију из два разлога:

  • Прво стварити теоријских модела настанка и развоја настањивих планета након судара са раном Земљом који су битно утицали на хемијски састав будуће биосфере [5].
  • Друго, посредно и непосредно сагледати екстрасоларне планете погодне за живот.

До сада, истраживањима је откривено преко 200 планета ван Сунчевог система, а недавно и прва екстрасоларна планета слична Земљи.

2. Истражити некадашњу или садашњу животну средину и знаке живота ван Сунчевог система

У првом је плану ових истраживања налази се истраживање Марса, а потом и остатка Сунчевог система даље од Марса.

3. Истражити како је живот потекао из космичких и планетарних претходница

Овим истраживањем треба схватити како су настали и развили се биомолекулу.

4. Разумети како се некадашња живота на Земљи прилагођавао глобалним променама

Овим истраживањима нпр. треба схватити како су из ране биосфере настали сложенија облици живота.

5. Изучи еволуцијске механизме ограничења која намеће околина

Овај се циљ изучавања посебно односи на молекуларну еволуција микроорганизама и њихово прилагођавање на екстремне услове животне средине. На самој Земљи су до сада откривени многи ексермофили, микроорганизми који живе у екстремним условима (са наше тачке гледишта) температуре, притиска и киселости.

6. Изучити и схватити принципе који ће највероватније обликовати будући живот на Земљи и изван ње

Тежиште у овим истраживањима је на прилагођавању живих организама на ванземаљске услове живота. Нпр свемирска биологија истражије утицај свемирских летова на живе организме. Данас је део астробиологије премда је настала много раније.

7. Одредити начине и поступке препознавања знакове живота у другим световима

Недавно је у атмосфери Марса откривен гас метан. Имајући у виду сазнање да метан у атмосферским условима на Марсу није дуготрајно стабилан, мора постојати неки његов стални извор. То би могла бити вулканска активност или евентуално знак постојања живих микроорганизама. Активни вулкани на Марсу, међутим, још нису откривени.

Нове науке о космосу[уреди]

Биолошка лабораторија на међународној космичкој станици
  • Космичка медицина грана је превентивне медицине и медицине рада и значајна компонента ваздухопловно-космичке безбедности и космичких истраживања. Потекла из ваздухопловне медицине, 1940-их она се убрзано развија као самостална грана медицине, али и даље тесно и нераскидиво сарађује са њом, како би испунила захтеве у заштити здравља, не само космонаута, већ и обичних грађана, и омогућила им будући боравак на новим, негостољубивим просторима космоса. Космичка медицина проучава утицај летења космичким летелицама и средине у којој се оне крећу на организам космонаута и у пракси примењује одређене методе превентивне медицинске заштите у спречавању негативног утицаја лансирања и боравка у космосу на живот и здравље човека, као и настанак ванредних догађаја и катастрофа, које карактерише велики губитак људских живота, материјалних добара и поремећај еколошких система.

Основне поставке[уреди]

Само живот који живимо у универзуму (једини живот за који знамо), је живот на Земљи, у свим његовим огромним разноликостима. Свако живо биће еволуирало је под заједничким утицајем Земљине гравитације, атмосфере и зрачења на различите начине.

Ми збиља знамо само за један облик разумног живота. А то значи да нисмо у стању да на темељу те чињенице просудимо колика је вероватноћа да он постоји на другим планетама, ако нисмо потпуно уверени да разумемо све битне еволуционе процесе.

Истраживање космоса у биолошком смислу подразумева „одвајање“ живих организама, укључујући и људе, из средине на Земљи на коју су се успешно адаптирали, и њихово довођење у нову мање гостољубиву средину, космос.

Окружење у космосу и на другим планетама знатно се разликују од оних на Земљи. Зато космичка биологија као један од сегмената астробиологије себи поставља безброј питања;

  • Могу ли се системи живих организама прилагодити и напредовати у космосу у дужем временском периоду?
  • Како се то може безбедно постићи?
  • Да ли постоје карактеристике могућег живљења у космосу, запамћене у генетском коду организама, и да ли се оне могу посматрати далеко од Земљиног окружења?
  • Који су то биолошки феномени који су повезани са променама у гравитационим сигналима - посебно они повезани са космосом и ванземаљским окружењем?.
  • Која је улога гравитације у регулисању сопствених система, што може дати пуније разумевање о томе како наша тело функционише на земљи?

Ово су само нека, од мноштва других специфичних питања, кој су области проучавањ космичке биологије-астробиологије.

Током последњих 30 година човековог летења и боравка у космосу, откривено је да људи, биљке и животиње подлежу променама које су у непосредној вези са ефективним одсуство гравитације. Спровођењем контролисаних истраживања у условима вештачке околине којом створени услове живота слични оним у космосу, може се одредити колико се живи системи прилагођавају, развијају и еволуирају у овом виртуелном свету. Досадашња сазнања указује на то да се уз одговарајућу подршку, живот може успешно прилагодити и стаништима ван Земље. Када будемо овладали сазнањима како се ти системи мењају, као одговор на одсуство гравитације, потпуно ћемо разумети и живот на нашој планети.

Човеково прилагођавање микрогравитацији космоса мора да буде минимум у низу функција повезаних са здрављем, укључујући ту и додатну и брзу реадаптатацију организма на гравитацију Земље након слетања. Истраживања космичке биологије су зато од кључног значаја за одређивање који биолошких механизми селективно контролишу адаптацију на космичку животну средину. Са овим сазнањима, човек је у стању да осигура безбедност људи у току летења. Истраживања космичке биологије такође подржавају развој вештачких екосистема у свемирским летелицама и планетарним базама, које су од суштинског значаја за пружање дугорочне подршке системима за људска истраживање изван Земље.[12][13]

Сазнања космичке биологије такође нам помажу да разумемо како је живот на Земљи, еволуирао у сталном гравитационом окружењу. Животна еволуција захтевала је између мора, земљиште и ваздух посебне адаптивне механизме за превазилажење утицаја гравитације. Створене могућности да се проучава адаптације малих организама, кроз више генерација у космосу, у варијабилним гравитационим нивоима, пружа јединствени поглед у историју живота на Земљи.[14]

Како почео и еволуирао живот?[уреди]

Да ли постоји живот ван Земље и, ако јесте, како може да се открије?[уреди]

Каква је будућност живота на Земљи и у космосу?[уреди]

Историјат првих биолошких истраживања у космосу[уреди]

Назив летелице Датум лета Трајање лета Врсте биолошких узорака Биолошко безбедносне карактеристике лета Реализација задатка
Други вештачких сателит око Земље 3. новембар
1957.
Пас Лајка Регистрација: ЕКГ, артеријског притиска, учесталости дисања, моторичке активности Сателит се због квара није вратио на Земљу
Други свемирски брод-сателит 19. август
1960.
1 дан Пси Стрелка и Белка, миш, семенке биљака, ћелијска култура, инсекти Регистрација: ЕКГ, артеријског притиска, дисања, температуре тела, мишићне активности Прве животиње које су се вратиле на Земљу из свемира
Трећи свемирски брод-сателит 1. децембар
1960
1 дан Пси Пчелка и Мушка, морско прасе, пацов, миш, семенке биљака Регистрација код паса; ЕКГ, артеријског притиска, дисања, температуре тела, мишићне активности (ЕМГ) Сателит се није вратио због техничкох проблема
Четврти свемирски брод-сателит 9. март
1961
1,5 час Пас Чернушка, миш, заморац, мува, семенке биљака, бактерије Регистрација; ЕКГ, дисања, сфигмограма Салтелит се безбедно спустио по завршетку програма
Пети свемирски брод-сателит 25. март
1961
1,5 час Пас Звездочка, морско прасе, мува, семенке биљака, бактерије, култура ткива Регистрација: ЕКГ, дисања, сфигмограма Салтелит се безбедно спустио по завршетку програма

Извори[уреди]

  1. ^ D.Dominis Prester, Otkriće planeta sličnog zemlji pomoću metode gravitacijske leće, MFLLVII3(2006/2007)
  2. ^ D. Hrupec, Kamenje koje pada s neba, MFL LVII 1 (2006/2007)
  3. ^ C.Sagan, Plava tаčka u beskraju:budućnost čovjeka u svemiru, Sveučilišna knjižara (2002)
  4. ^ C. Sagan, Svijet progonjen demonima: znanost kao svijeća u tami, Jesenski i Turk (2000)
  5. ^ Heinlein R and Harold W (21 July 1961). "Xenobiology". Science 134 (3473): 223, 225. Bibcode: 1961Sci...134..223H . doi : 10.1126/science.134.3473.223 . JSTOR 1708323 .
  6. ^ Markus Schmidt (9 Mar 2010). "Xenobiology: A new form of life as the ultimate biosafety tool" . BioEssays 32 (4): 322–331. doi : 10.1002/bies.200900147 . PMC 2909387 . PMID 20217844 .
  7. ^ A.Lawleratal. Astrobiology FightsforIts Life, Science 315 (2007) 318−321
  8. ^ Francis LeBlanc (2010). An Introduction to Stellar Astrophysics (1 ed. ed.). Wiley. ISBN 978-0-470-69956-0. 
  9. ^ Eddington, A. S. (1988) [1926]. Internal Constitution of the Stars. New York: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-33708-3. 
  10. ^ Space biology The free dictionary, 2013.
  11. ^ About biology and astrobiology? Приступљено 13. 7. 2014.
  12. ^ F. Hoyle and C. Wickramasinghe, Our Place in the Cosmos, J.M. Dent, (1993)
  13. ^ F. Hoyle and N.C. Wickramasinghe, Astronomical Origins of Life: Steps Towards Panspermia, Kluwer Academic Press, (2000)
  14. ^ - L. Irwin, et al. Cosmic Biology - How Life Could Evolve on Other Worlds, (Springer, 2011)

Литература[уреди]

  • The International Journal of Astrobiology, published by Cambridge University Press, is the forum for practitioners in this interdisciplinary field.
  • Astrobiology, published by Mary Ann Liebert, Inc., is a peer-reviewed journal that explores the origins of life, evolution, distribution, and destiny in the universe.
  • Dick, Steven J.; James Strick (2005). The Living Universe: NASA and the Development of Astrobiology. Piscataway, NJ: Rutgers University Press. ISBN 978-0-8135-3733-7. 
  • Grinspoon, David (2004) [2003]. Lonely planets. The natural philosophy of alien life. New York: ECCO. ISBN 978-0-06-018540-4. 
  • Jakosky, Bruce M. (2006). Science, Society, and the Search for Life in the Universe. Tucson: University of Arizona Press. ISBN 978-0-8165-2613-0. 
  • Lunine, Jonathan I. (2005). Astrobiology. A Multidisciplinary Approach. San Francisco: Pearson Addison-Wesley. ISBN 978-0-8053-8042-2. 
  • Gilmour, Iain; Mark A. Sephton (2004). An introduction to astrobiology. Cambridge: Cambridge Univ. Press. ISBN 978-0-521-83736-1. 
  • Ward, Peter; Brownlee, Donald (2000). Rare Earth: Why Complex Life is Uncommon in the Universe. New York: Copernicus. ISBN 978-0-387-98701-9. 
  • Mauclaire L, Egli M. Effect of simulated microgravity on growth and production of exopolymeric substances of Micrococcus luteus space and earth isolates. FEMS Immunol Med Microbiol. 2010 Aug;59(3):350-6. Epub 2010 Apr 14.
  • Ulbrich C, Westphal K, Pietsch J, Winkler HD, Bauer J, Kossmehl P, Egli M, Grosse J, Schoenberger J, Infanger M, Paul M, Grimm D. Characterization of human chondrocytes exposed to simulated microgravity. J Cell Physiol Biochem. 2010;25(4-5):551-60. Epub 2010 Mar 23.
  • A.S.N. Reddy Colorado State University, CO Gravity-Induced Changes in Gene Expression in Arabidopsis Cellular and Molecular Biology 2000
  • Francis LeBlanc (2010). An Introduction to Stellar Astrophysics (1 ed. ed.). Wiley. ISBN 978-0-470-69956-0. 
  • Isenberg, H.D., Pierson, D. L., Mishra, S. K., Viktorov, A. N., Novikova, N. D., and Lizko, N. N. 1996. Microbiological findings from the Mir-18 crew. Aerospace Medical Association, Atlanta, GA
  • Koenig, D. W., Novikova, N. D., Mishra, S. K., Viktorov, A. N., Skuratov, V., Lizko, N. N., and Pierson, D. L. 1996. Microbiology investigations of the Mir Space Station and flight crew. American Society for Microbiology, New Orleans, LA
  • Pierson, D. L. and Konstantinova, I. V. 1996. Reactivation of latent virus infections in the Mir crew. American Society for Microbiology, New Orleans, LA
  • Sauer, R. L., Pierson, D. L., Limardo, J. G., Sinyak, Y. E., Schultz, J. R., Straub, J. E., Pierre, L. M., and Koenig, D. W. 1996. Assessment of the potable water supply on the Russian Mir Space Station. American Institute of Aeronautics and Astronautics. Life Sciences and Space Medicine Conference, Houston, TX
  • Koenig, D. W., Bruce, J. L., Bell-Robinson, D. M., Ecret, L. D., Zakaria, Z., and Pierson, D. L. 1997. Analysis of bacteria isolated from water transferred from the Space Shuttle to the Mir Space Station. American Society for Microbiology, Miami, FL
  • Pierson, D. L. and Viktorov, A. N. 1997. Microbiology of the Russian Space Station Mir. Society for Industrial Microbiology, Reno, NV
  • Pierson, D. L., Viktorov, A. N., Lizko, N. N., Novikova, N. D., Skuratov, V., Groves, T. O., Bruce, R. J., Mishra, S. K., and Koenig, D. W. 1997. Microbiology of the Mir Space Station and flight crew during the Mir 19 mission. American Society for Microbiology, Miami, FL
  • Mehta, S. K., Lugg, D. J., Payne, D. A., Tyring, S. K., and Pierson, D. L. 1998. Epstein-Barr Virus reactivation in spacecraft and ground-based analogs. American Society of Gravitational Biology, Houston, TX.

Спољашње везе[уреди]



Star of life.svg     Молимо Вас, обратите пажњу на важно упозорење
у вези са темама из области медицине (здравља).