Бион-М №1, АИСТ – Союз-2.1А – Байконур 31/6 – 19.04.2013

[raputor]

NikS пишет:
 выращивание нескольких поколений организмов (мышей и т.п.) в центрифуге при 2,3,5G ?

Таких эксперимонтов никто никогда не проводил. Насколько я знаю, были только эксперименты с бактериями в центрифугах.

Книга по теме:
http://bookre.org/reader?file=478305

[NikS]

Спасибо за ссылку. Был бы признателен, за контакты, если кто планирует исследования по теме выживаемости и эволюции в условиях 2-5g. Было бы интересно поучаствовать в проектировании и изготовлении центрифуги

[raputor]

NikS пишет:
Было бы интересно поучаствовать в проектировании и изготовлении центрифуги

Одной центрифуги мало. Нужна целая лаборатория. Людей нет чтобы заниматься вопросами ЖКХ, а Вы про создание лаборатории для изучения фундаментальных вопросов биологии...

[NikS]

Честно, я удивлен. Неужели, даже в ИМБП РАН не занимались этим направлением?
 Я бы не считал, что лаборатория была бы архизатратной- 3-4 комнаты по 50 кв. м, 6-10 сотрудников, 2-3 лабораторных установки. Проблема действительно фундаментальная. Исследование искусственной силы тяжести при длительных перелетах и адаптация организмов при другой силе тяжести.

[ZOOR]

NikS пишет:
Исследование искусственной силы тяжести при длительных перелетах ....

Если был-бы возможен длительный перелет при 2-х жэ, на Марсе давно яблони бы цвели

[che wi]

небольшой сюжет (с 50-й секунды)

http://www.youtube.com/watch?v=LJ4ocfT7ai4

[raputor]

NikS пишет:
Я бы не считал, что лаборатория была бы архизатратной

Кто возьмётся организовать? С учётом того, что с нынешней "экономикой", это просто выброшенная бумага на ветер.
Говорю же, людей нет. Ни специалистов, ни инженеров. А выкупить помещение, забив его какой-то там аппаратурой, заставив людей (у которых нет представления о предмете) заниматься непонятно чем... Без правильной постановки задачи, методологии и т.д., значит, не только выкинуть кучу бумаги, но и получить потом нулевые результаты.
Начинать надо не с лаборатории, а с организации научной школы по данному направлению. Хотя бы, с приглашения на лекции преподавателей и специалистов из близких областей изучаемого предмета, хоть сколько-нибудь понимающих, о чём идёт речь. И так далее, пока до лаборатории дело не дойдёт.

[NikS]

raputor пишет:Ни специалистов, ни инженеров. А выкупить помещение, забив его какой-то там аппаратурой, заставив людей (у которых нет представления о предмете) заниматься непонятно чем... Без правильной постановки задачи, методологии и т.д., значит, не только выкинуть кучу бумаги, но и получить потом нулевые результаты.

 У меня команда инженеров и собственное производство. Спроектировать и изготовить установку -по силам.  Другое дело, я не биолог. А тема исследований- интересная.

[raputor]

NikS пишет:
Спроектировать и изготовить установку -по силам.

Наука - дело длительное и неторопливое. Для неё много терпения надо. И сборка центрифуги - самое последнее и лёгкое, что потребуется.

Нужно сперва определить:
1. Длительность эксперимента.
2. Сколько будет групп.
3. Какие анализы необходимо провести для того, чтобы результаты совпадали с характером исследований. Какие пробы, методы заборов и т.д.
Пункты 2 и 3 более тесно взаимосвязаны, чем все остальные, ведь, мы не можем у одной и той же группы брать все анализы одновременно, ибо дополнительный фактор стресса, поэтому надо определить количество групп по пробам.
4. Что из этих результатов должны получить в первом приближении.
Предположительные изменения в организмах. В противном случае, мы будем мерить не то, что может меняться в процессе эволюции при искусственной гравитации. Например, реакция на свет может быть абсолютно одинаковой в течении нескольких поколений.
5. Контрольные группы.
6. Специализация исследователей должна быть достаточно разнообразной. Меняться могут такие параметры, о которых невролог может не догадываться, а, например, нейрофизиолог или ортопед сделает верную интерпретацию и даст рекомендации по постановке следующего этапа эксперимента.
...
...
...
N. Какова конструкция центрифуги. Будет ли это целый "город" для животных или одна комната. В разных случаях результаты могут очень отличаться. Например, теснота может влиять на поведение и выработку соответствующих гормонов, влияющих на дальнейшую судьбу животных.
N. Какое ускорение задать. Возможно, при 2G в постоянном режиме животные не успеют приспособиться и будут умирать, или не давать потомство. Есть смысл постепенно увеличивать вес, за несколько поколений. Вопрос в количестве поколений.
N. Как будет выполнен вектор ускорения, если неизменный вектор в 1G постоянно направлен к центру Земли.

Но самое главное, нужно определиться с целью эксперимента. Что, в итоге, мы хотим узнать? Может, нам просто нужно знать, выживут ли отдельно взятые животные при определённом ускорении или определённой скорости увеличения этого ускорения? И всё, безо всяких анализов.
(из-за чего и почему не выжили, может, уровень холестерина сильно поднялся, а мы бы могли это предотвратить и продолжить дальнейшие изыскания)
В этом случае можно уже сейчас приступить к изготовлению центрифуги. Только с поставщиком животных определиться и с тем, как их содержать и куда утилизировать . Если эксперимент официальный, то ещё всякие разрешения и лицензии.

Согласен, тема очень интересная!

[NikS]

Отвечу с точки зрения инженерии.
1. Разумный срок для техники 1-3 года. С несколькими разовыми остановками несколько часов на ППР и дооборудование.  
2. Разумный размер- диаметр до 5 метров. Дальше будут проблемы с транспортировкой, установкой, стоимостью и пр. Исходя из этого, можно прикинуть количество групп на 15 метрах окружности.
3. Какие бесконтактные методы анализа существуют и необходимы? Как часто нужно делать анализы? В отсеках можно организовать от видеонаблюдения до пневмопочты. Для остального- придется наверное, останавливать.
4. Естественно, изменения в организмах, причем следующее поколение интереснее предыдущего.
5,6. К сожалению, за пределами моей компетенции.
N1. Тонна-две подвижной части и 15 метров окружности- разумная граница, чтобы вписаться.
N2. Наверное, на первом этапе ограничиться 2g ИМХО
N3. Сделаем дно отсека частью сферы- приспособятся сами

... Лично моя цель эксперимента- участие в интересной работе и решение нетривиальных инженерных задач. Научные результаты работы имели бы ценность, если бы ставился не просто вопрос выживания в условиях повышенной гравитации, а имели бы выход в виде некого объема экспериментальных данных (не знаю какой подборки анализов и пр), трендов развития, некоей теории, подтвержденной экспериментом.

[Theoristos]

NikS пишет:
N3. Сделаем дно отсека частью сферы- приспособятся сами

Перельман не в моде.
Параболоида.

Не пойму какая проблема в кормлении/эвакуации образцов через ось вращения.
Да даже редиску посадить при 5 g - уже любопытно.

[NikS]

Theoristos пишет:
Не пойму какая проблема в кормлении/эвакуации образцов через ось вращения.

Нормальная решаемая инженерная проблема

[raputor]

Theoristos пишет:
Да даже редиску посадить при 5 g - уже любопытно.

Можно под это один из секторов организовать

NikS пишет:
Нормальная решаемая инженерная проблема

В оси вращения можно устроить догоняющую кабину.

Итак, имеем исходные данные:
Диаметр установки 5 метров.
Усреднённый диаметр окружности по измерению ускорения - 4 метра.
(В разных точках будет разное ускорение, поэтому берём среднюю, при радиальной длине контейнеров около 2-х метров. Это даже лучше, что ускорение по контейнеру слегка разное, в пределах ~1.5 - 2.5G. Животным будет не так "жёстко" и можно будет перебежать с периферии к центру и "расслабиться". Кстати, сразу же возникает один интересный момент: те животные , что будут обитать ближе к периферии станут более сильными, и всё это зависит от компоновки контейнеров.)
Необходимое угловое ускорение для создания 2G = ~1.731(9)G
Угол кольцевой площадки по отношению к земле - 51.9°.
Скорость вращения установки - ~1,35 об/с (81об/мин).
Поправьте по вычислениям, если что-то не так.

Насколько реально сделать контрукцию такого диаметра, с такой скоростью вращения?
Массу пока весьма сложно подсчитать..., но возьмём за отправную пока - 5 тонн. Это каркас, рёбра жёсткости, обшивка, элементы внутреннего крепежа, контейнеры, системы вентиляции, освещения, видеосъёмки, микроклимата, датчиков.
Какова получится энергетика двигателей? И годовое суммарное потребление? Примерно.

Так же, необходимо сделать так, чтобы контейнеры можно было легко достать из установки.
Ещё немаловажный момент - все системы должны уравновешивать друг друга для избежания серьёзных проблем с балансировкой.

Каких животных стОит брать в эксперимент? Для эволюционных исследований нужны животные с продолжительностью в несколько месяцев. Идеально - месяц. За это время можно исследовать изменения в организме, и количество поколений в ходе эксперимента будет пару десятков, что уже более-менее приближено к возможности определить эволюционные изменения.
Сюда идеально подходит Drosophila, при условии температурного режима ~30°С.
Крысы, по причине больших сроков продолжительности жизни, сравнимых с экспериментальными, не подходят для эволюционного эксперимента. Зато, можно проводить долее подробный анализ изменений в организме в течении жизни, и возможность оставлять потомство в условиях повышенной гравитации.
Так же, желательно, добавить в эксперимент Escherichia coli для определения изменений на клеточном уровне.

[NikS]

 Для эксперимента с дрозофилами не нужно мощной и тяжелой системы обеспечения. Установка может быть весьма легкой и очень бюджетной. Не знаю точно, минимальных объемов отсека.Но если принять некоторые допущения как:: 
1. Кратковременная остановка раз в сутки для обслуживания контейнеров на 2-5 минут 
2. Использование всего двух контейнеров из поликарбоната размером 300х300х600мм 
3, Ограничиться диаметром 3-4 метра 
 То полный вес установки врядли превысит 100 кг, потребление 1-2 квт (потери на аэродинамику). Привод- мотор-редкутор типа NMRV с частотным преобразователем для плавного пуска и регулировки.  
 Не понятно, почему такого до сих пор не делали. 
 Для грызунов- все немного посерьезнее.

[raputor]

NikS пишет:
Не понятно, почему такого до сих пор не делали.

Я пока не вижу никого, кто бы был в этом заинтересован, кроме Вас, меня и Theoristos с редиской
Так же, и везде. Распределение Гаусса в действии...

[Сергио]

raputor пишет:

NikS пишет:
Не понятно, почему такого до сих пор не делали.

Я пока не вижу никого, кто бы был в этом заинтересован, кроме Вас, меня и Theoristos с редиской
Так же, и везде. Распределение Гаусса в действии...

имхо - при 5ти же - мыши со временем сдохнут.

при2х - возможно будут жить. 2-3 поколений недостаточно чтобы вывести способных жить при повышенной гравитации. надо 15-20, и дофига мышей в первом поколении.

в центрифуге ставим клетки на нескольких радиусах, чтоб с одной установки получать разные перегрузки.
остановки раз в сутки - мыши будут ждать, и потом за 3-4 минут остановки делать что хотят, затем после пуско обратно в лёжку. лучше при 2х же вывести 20 пополений, затем при3х, и так далее - и гуманнее, и увидим куда нас естественный отбор приведёт при гипотезе если бы земля была больше.
а затем выпутсит их на волю в штатах и китае ))))

презарядка кормом, уборка клеток с дохлыми мышами  и т.д. - можно соосно вторую центрифигу, её то и разгонять и останавливать.

[NikS]

 В какие институты и какие кабинеты ломиться с предложением по постановке эксперимента? Есть ли люди, могущие описать суть и цель эксперимента на правильном и понятном для биологов языке? Я уже упоминал, что готов принять участие в инженерной и производственной части.

[Lanista]

http://www.youtube.com/watch?v=F4rOHpU3zVA

[Дем]

Дрозофилы - летающие, при повышенной гравитации летать смогут?
Если нет, боюсь или не выживут или радикальное изменение образа жизни смажет всю картину.

Вообще, для мелких объектов можно взять более высокооборотную и менее габаритную центрифугу. Даже мышам наверно метра диаметра хватит.

[Bauer]

Ученые из России и США призвали продолжить программу "Бион"

МОСКВА, 21 сен — РИА Новости. Российские и американские ученые, принимавшие участие в биологических экспериментах на борту российского спутника "Бион-М1", выступили с призывом к властям обеспечить продолжение таких исследований, поскольку они "совершенно необходимы" для продолжения освоения космоса.
Первый с 2007 года российский биоспутник "Бион-М1" совершил месячный полет в космос весной нынешнего года. На борту спутника было около сотни различных живых организмов, в частности, монгольские песчанки, мыши, гекконы, рыбы. Значительная часть биообъектов погибла из-за сбоя на борту аппарата, однако часть мышей, все гекконы, выжили.
В меморандуме, опубликованном в официальном блоге проекта, говорится, что российские и американские специалисты получили уникальные данные, которые "внесут существенный вклад в космическую биологию". Ученые напоминают, что эксперименты с животными на борту Международной космической станции невозможны из-за большого числа различных ограничений. В то же время такие исследования "совершенно необходимы" для снижения рисков для космонавтов и успешного освоения космоса.
"Учитывая это, российские и американские исследователи настоятельным образом рекомендуют продолжить эксперименты на животных в полетах автоматических космических аппаратов... участники исследований проекта "Бион-М1" обращаются ко всем ведомствам и организациям, которые занимаются реализацией космических программ, с призывом оказать активную поддержку и обеспечить продолжение исследований, начатых в полете (этого) космического аппарата", — говорится в заявлении.
Его авторы отмечают, что в результате полета "Биона" ученым впервые удалось получить данные о влиянии невесомости на кровеносные сосуды мозга, экспрессию ряда генов, на функции позвоночника, внутреннее ухо, подвижность спермы.

РИА Новости ria.ru/science/20130921/964931775.html