טבלת הקריטריונים העיקריים למערכות חיים. סימנים, מאפיינים וקריטריונים של מערכות חיים. מהי מערכת חיה? הרכיבים המרכיבים את המערכת

עם זאת, כוח הכבידה יכול להשפיע על התנהגות התאים ובנייתם ​​בצורה עמוקה ועדינה יותר. עם זאת, בגלל מחקר יסודיהתחיל בסביבת החלל, התברר כי תכונות ביולוגיותמשתנה ככל שכוח הכבידה פוחת, תוך שימת דגש על הקשר בין כוח פיזיותפקוד ביולוגי. הידבקויות של מצעים תאיים, כמו גם קשרים בין תאים, בהתאמה, משפיעים מאוד על כוח המשיכה של כדור הארץ, פוגעים בצברים רב-תאיים וביצירת רקמות, בעוד שמבנים כאלה נסבלים ביתר קלות למספר ימים או חודשים במיקרו-כבידה.

שינויים אלה מובילים בסופו של דבר לשינוי משמעותי באופן שבו מגיבים מכשירי חיישני הדבש של התאים טווח רחבמתחים ביו-פיזיים אקולוגיים ופנימיים. Girardi וחב' אישרו שמיקרו-כבידה משרה עיכוב כללי של התפשטות ועלייה מודרנית בשיעור האפופטוזיס. ואכן, ולמרבה הצער, כמעט חוסר המשקל מחמיר באופן דרסטי פונקציות ביולוגיותולפיכך, בניגוד למה שהאמינו בעבר, תאים אינם יכולים להיחשב "עיוורים" ביחס לכוח המשיכה.

תאים יכולים "לחוש" שינויים באזור המיקרו-כבידה באמצעות מנגנון עקיף; פיתוח מבנים מיוחדים לתפיסה מכנית והתמרה של כוחות כבידה; ושינויים בדינמיקה של קינטיקה של אנזים או הרכבה עצמית של רשת חלבון. יש לציין ששני התהליכים האחרונים מושפעים מאוד מדינמיקה של אי שיווי משקל. תהליכים דינמיים לא ליניאריים שרחוקים משיווי משקל קשורים לשילוב המתאים של תגובה ודיפוזיה, ואפילו שינויים מינימליים בריכוזי המגיבים או שינוי בחוזק השדה המורפוגנטי משפיעים מאוד על הדפוס הנובע מאינטראקציות אלו.

תהליכים מסוג זה נקראים טיורינג או מבנים פיזור בהינתן שצריכת אנרגיה נדרשת כדי להניע ולהרחיק את המערכת משיווי משקל. זֶה תנאי הכרחיהכרחי כדי שהמערכת תוכל לשנות במהירות את תצורתה בהתאם לצרכי המערכת. בתורו, האנרגיה הפיזור מספקת את התרמודינמית כוח מניעתהליכי ארגון עצמי. Masiello וחב' בו מוצג שמצב של כמעט חוסר משקל מניע את המערכות לקראת מדינות שונותמושכים, המאפשרים לתאים לרכוש פנוטיפים חדשים ובלתי צפויים במהלך שלב המעבר האמיתי.

על פי תוצאות כאלה, נראה שכוח המשיכה הוא אילוץ "בלתי נמנע" המחייב יצורים חיים לקבל רק כמה תצורות מבין רבות אחרות. אמירה זו מעלה כמה בעיות חשובות. חלקם טומנים בחובם את היסודות של הביולוגיה התיאורטית שכן הם מאתגרים את הפרדיגמה מונעת הגנים שלפיה ניתן להסביר התנהגות ביולוגית אך ורק על ידי מנגנונים גנטיים. מהו המנגנון שבאמצעותו מיקרו-כבידה יכולה לשנות את תפקוד ומבנה התא בצורה כה עמוקה?

רמות ארגון של מערכות חיים

מספר מחקרים שנכללו בשאלה זו עוסקים בנושא זה, וקוראים לשאלת התפקיד הקריטי שנתמך על ידי שלד הציטוס בתיווך מספר השפעות מבוססות מיקרו-כבידה. חוסר ארגון של הארכיטקטורה הסלולרית הבסיסית יכול להשפיע על פעילויות החל מאותת תאים והגירה למחזור התא ואפופטוזיס. ככאלה, הם צפויים להיות מעורבים במהירות רבה בהסתגלות התא לתנאים הקשורים למיקרו-כבידה.

Ferranti וחב' היכן שתועד מתאם מובהק בין חריגות ציטו-שלד שנגרמו על ידי חיקוי מיקרו-כבידה ואוטופגיה מוגברת. עם זאת, שינויים בשלד הציטוס משפיעים סוגים שוניםתאים, כולל תאי אנדותל. לשינויים בשלד הציטו יש גם השלכות עמוקות הן על צורת התא והן על מודל רקמות.

היכולת להתרבות

באופן כללי, השינויים המתרחשים במיקרו-כבידה הם ללא ספק משמעותיים. תגובות גבעל ההומאוסטזיס הפיזיולוגי של האורגניזם כולו. כוח הכבידה באמת עושה זאת מַכרִיעַלתפיסה מרחבית, איזון יציבה ויצירת תנועה.

הרכיבים המרכיבים את המערכת

המוח יכול להתמודד עם שדה הכבידה על ידי שילוב מגוון רחב של אותות שונים, המאפשר למערכת ליזום את המענה המתאים ביותר. המחקר השני, בתורו, הראה אפקט חיוביהסתגלות נוירופיזיולוגית לחוסר משקל וכיצד הידע שנצבר בתחום זה עשוי אף לתרום להתפתחות טכנולוגיות חדשניותשיקום הליכה. מחקר על מיקרו-כבידה והיפר-כבידה מקדם ביעילות את הידע שלנו בפיזיולוגיה וביוכימיה, ובכך מספק נתונים ומודלים חשובים להבנת חלק מחלות חשובותאדם.

יתר על כן, חקר החלל שיחק, וככל הנראה, ישחק תפקיד חשובברפורמה בסיס תיאורטיבביולוגיה ופיזיולוגיה ויכול לשמש פרדיגמה חדשה לחדשנות. כלומר, מחקר הקשור למיקרו-כבידה תרם לפיתוח כלים חדשים כמו תרבית תאים בתלת מימד. ואכן, תרבית תלת מימדית במיקרו-כבידה אמיתית ומדומה מאפשרת הערכה מדויקת יותר של תפקידם של אילוצים ביו-פיזיקליים ביצירת פנוטיפים ותפקודים של תאים.

בתורו, מכשירים כאלה יכולים לסייע בשיפור טכניקות הנדסת רקמות. מחקרים כאלה אכן יכולים לספק מידע רב ערך על אפנון בהעברת אותות, היצמדות תאים או מטריצה ​​חוץ-תאית הנגרמת על ידי שינוי בתנאי הכבידה. מערכות אלו מקלות גם על ניתוח ההשפעה של גורמי גדילה, הורמונים או תרופות על מבנים דמויי רקמה אלה כדי לטפל טוב יותר בבעיות כגון פרמקוקינטיקה ופרמקודינמיקה.

כלים אלו עשויים גם לאפשר חקירה של תהליכי התפתחות ואורגנוגנזה. המניע לגיליון ממוקד זה של כתב העת Biomed Research International הוא לנתח את מצב המחקר ולזהות אזורים אפשרייםלפיתוח עתידי. יש בכך צורך דחוף, שכן האוסף המקיף האחרון של מחקרים על מחקר ביו-רפואי בחלל מתחיל בשנות ה-90.

כעורכים, אספנו תמהיל אקלקטי של מאמרים שנתרמו על ידי קבוצות מחקר המעורבות באופן מלא במחקר ביו-רפואה בחלל והיינו מעורבים באופן פעיל במחקר שנערך הן בתחנת החלל הבינלאומית והן בשטח, באמצעות שיטות שונות, המאפשר למלא את התנאים של דוגמנות חוסר משקל וכוח משיכה מוגבר. זו לא גישה מתאימה לכולם. זה יותר כמו "לתת לצבע מאה צבעים". עם זאת, הם מספקים סקירה פורה של מה שייצא מהמחקר הביו-רפואי בחלל.

בסך הכל, המחקר המדווח בגיליון זה הראה עד כמה רמזים פיזיים יכולים להיות חשובים בעיצוב פנוטיפים ביולוגיים ותפקוד על ידי השפעה על מסלולים מולקולריים וגנטיים כה עמוקים. בנוסף, מחקר מיקרו-כבידה אילץ אותנו לפתח פתרונות טכנולוגיים חדשים ומודלים ניסיוניים מתאימים יותר.

לפיכך, הידע שנאסף פנימה מחקר חלל, סיפקו תמיכה שלא יסולא בפז בהבנת הפיזיולוגיה והפתולוגיה האנושית, קידום חדשנות טכנולוגית ופיתוח מכשירים רפואיים וניסיוניים שלא יסולא בפז. זו הסיבה שנטען כי הסיבה האולטימטיבית למחקר חלל חיצוןאדם הוא בדיוק מה שמאפשר לנו לגלות את עצמנו. ללא ספק, מחקר במיקרו-כבידה ואסטרונאוטיקה מייצג אופק בלתי מוגבל לחקירה וגילוי.

מחקר מבוקר שנערך במיקרו-כבידה יכול לקדם את הידע שלנו על ידי מתן תובנות מדהימות ובלתי צפויות. מנגנון ביולוגיהפיזיולוגיה הבסיסית, כמו גם מחלות קשורות רבות כמו סרטן.

אטומים ומולקולות מקובצים כדי ליצור תאים, הם מאורגנים ליצירת רקמות ורקמות, מקובצים לאיברים, איברים בתורם יוצרים מכשירים ומערכות, ולבסוף מערכות קובעות הכל. יצור חי. קבוצת פרטים החולקים את אותם מאפיינים גנטיים מהווה אוכלוסייה, וקבוצה קבוצות שונותהאוכלוסייה יוצרת את הקהילה; בנוסף, הקהילה מקיימת אינטראקציה עם בית הגידול שלה ליצירת הביומה, וסכום כל החלקים הללו מוליד.