Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Astronomi

Dvalelemurer kan være nøglen til kryogen søvn til menneskelig rumrejse

Forskere har opdaget, at den grå muselemur har evnen til at gå i dvale. Kredit:Shutterstock

Science fiction skifter til virkelighed. Med menneskehedens planer om at vende tilbage til månen i dette årti og yderligere ambitioner om at rejse til Mars i det næste, vi er nødt til at finde ud af, hvordan vi holder astronauter sunde til disse årelange missioner. En løsning, der længe har været forkæmpet af science fiction, er suspenderet animation, eller at sætte mennesker i en dvale-lignende søvn i hele rejsetiden.

Vi kan henvende os til naturen for at få vejledning og en potentiel løsning på denne udfordring.

Det er koldt og mørkt derude

Rummet er uforsonligt. I dette frysende tomrum af mørke er der ingen ilt, ingen tyngdekraft og ingen beskyttelse mod den konstante byge af kosmisk stråling. Mennesker har udviklet sig under en konstant tyngdekraft - så når du sætter mennesker ud i rummet, mærkelige og farlige ting sker med deres kroppe.

Imidlertid, videnskabsmænd og ingeniører, der arbejder med astronauter på den internationale rumstation, har fornyet sig og fortsætter med at løse disse problemer. For eksempel, vi ved, at rumflyvning fører til tab af muskel- og knogletæthed, da vores knogler og muskler ikke behøver at arbejde imod tyngdekraften for at flytte os rundt.

Men vi ved stadig ikke, hvordan vi skal løse andre rumrelaterede medicinske problemer, herunder ændringer i immunsystemet, problemer med syn og bombardement med farlig kosmisk stråling.

Disse fysiologiske udfordringer kombineres med de teknologiske vanskeligheder ved at sende flere mennesker på disse lange missioner, hvor de står over for logistiske komplikationer i forbindelse med pakning og tildeling af tilstrækkelige forsyninger og forsyninger, samt sociale problemer med at håndtere ekstrem isolation i det dybe rum.

WIRED tager et kig på videnskaben bag suspenderet animation.

Sætter kroppen på pause

Suspenderet animation og biostase kan fremkalde science fiction-billeder af mennesker i kryosøvnbælge. Hvis vi kunne sætte mennesker i en tilstand af suspenderet animation ved i høj grad at bremse eller endda helt standse metabolisk aktivitet, vi kunne afhjælpe problemer omkring rumrejser:tid, sundhedsproblemer, rumfartøjets størrelse og forsyningsfordeling.

Men hvordan kan vi sikkert lette mennesker ind i dvale og derefter bringe dem tilbage, når tiden er inde, uden at risikere muskel- og knoglesvind, for at nævne et par udfordringer? Det er spørgsmål, som USA's forsvarsministerium og andre rumorganisationer aktivt udforsker.

Dyr, der tilbringer vinteren i tilstande med suspenderet animation - dvaletilstand - oplever ikke væsentlig muskel- og knoglesvind. Deres eksistens og evne til reversibelt at slukke for biologiske processer, der tilsyneladende er nødvendige for liv, kan meget vel være nøglen til at skabe de betingelser, der kræves for den menneskelige dvalestrategi, der kan bane vores vej til at overleve lange interstellare rejser til fjerne stjerner.

Faktisk, brugen af ​​biostase er allerede blevet foreslået til transport af et stort antal rejsende til Mars, hvor besætningsmedlemmer vil blive opretholdt med specielt formulerede totalernæringsvæsker, mens de "sover".

Muslemurer er tættere beslægtet med mennesker end mus, som mere typisk bruges til forskning.

Modeldyr?

Hvordan oversætter vi dvale hos dyr til dvale hos mennesker? Nyligt arbejde har afsløret en sådan evne hos dyr, der evolutionært ligner mennesker:dvale primater. Det unikke ved disse primater er, at de kan gå ind i en dvaletilstand, når ressourcerne er knappe, og temperaturen bliver kold, og gør det uden alvorligt at falde deres kropstemperatur.

En af drivkræfterne bag denne ekstreme evne er mikroRNA'er - korte stykker af RNA, der fungerer som molekylære gendæmpere. MikroRNA'er kan regulere genekspression uden at ændre selve den genetiske kode. Ved at studere mikroRNA-strategien, som disse dyr bruger, vi kan udnytte denne genetiske tænd/sluk-knap til hurtig, reversible ændringer, der kunne hjælpe menneskers dvaletilstand.

Vores arbejde med grå muselemurer (Microcebus murinus) viser, hvordan mikroRNA'er styrer, hvilke biologiske processer der forbliver tændt for at beskytte dyret, og hvilke der slukkes for at spare energi. Nogle af disse mikroRNA'er viste sig at bekæmpe muskelsvind under dvale. Andre roller synes at involvere forebyggelse af celledød, bremse eller standse unødvendig cellevækst, og skifte brændstoflagre fra hurtigt forbrugte sukkerarter til langsommere forbrændte fedtstoffer.

Mens mikroRNA'er er en lovende forskningsvej, de er kun en brik i puslespillet. Vores laboratorium undersøger også andre aspekter af, hvordan primater går i dvale, såsom hvordan disse lemurer beskytter deres celler mod stress, kontrollere globale genniveauer, og hvordan de opbevarer nok energi til at overleve dvale.

Vores laboratorium ser også på, hvordan mikroRNA'er hjælper dyr med at overleve andre ekstreme miljøbelastninger, herunder frysning, iltmangel og varmt, tørre klimaer. Der er ingen stress mere ekstrem end rummets vakuum, og vi håber, at vores forskning vil bidrage til de nye RNA-baserede interventioner, der får opmærksomhed og fremstår som levedygtige humane terapeutiske midler.

Rummet er inden for vores rækkevidde, og at studere, hvad der allerede er på Jorden, vil hjælpe os dertil.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.




Varme artikler