История биологии с начала XX века до наших дней

Первые попытки оценить радиационную обстановку в космосе сделали в 1934 г. Н.К. Кольцов, Г. Мёллер, Г.А. Надсон и другие при подъемах животных на воздушных шарах в верхние слои атмосферы. Однако к систематическому изучению этой проблемы удалось приступить лишь в 1957 г., когда было положено начало биологическим экспериментам на искусственных спутниках Земли.

Повреждающее действие ионизирующих излучений на генетический аппарат определило необходимость проведения генетических исследований организмов, запускаемых на большие высоты. В СССР они проводились начиная с 1960 г. весьма интенсивно и на большом числе биологических объектов (различные виды растений, микроорганизмов, насекомых, а также позвоночных; при этом использовались как интактные животные, так и культуры тканей). Исследования Н.П. Дубинина с сотрудниками (1960–1968; лауреат Ленинской премии, 1966) показали, что условия космического полета могут вызвать относительно небольшие наследственные изменения у отдельных организмов, оказать влияние на их развитие и размножение (насекомые, лучистые грибки, семена и проростки некоторых растений). Пока не представляется возможным точно связать эти изменения с космической радиацией или с каким-либо другим определенным фактором полета. Оказалось, что сходные результаты можно получить, действуя на подопытные объекты перегрузками или вибрациями, так что существует мнение, что наследственные изменения, по-видимому, возникают в результате комплексного воздействия различных факторов полета (Г.П. Парфенов, Я.Л. Глембоцкий, 1962).

Ряд важных проблем, касающихся относительной биологической эффективности отдельных компонентов космического излучения, средств профилактики и защиты от проникающей радиации, составляет предмет изучения космической радиобиологии.

Специального внимания требует изучение биологического действия тяжелых частиц — ядер с высоким атомным весом, обладающих исключительно большой энергией. Это единственный вид ионизирующего излучения, который до сих пор не воспроизведен в лабораторных условиях. На основании некоторых теоретических соображений и физических экспериментов (в частности, экспонирования на космических ракетах специальных индикаторов и моделей) показано, что, несмотря на практическое отсутствие средств защиты от этого вида космической радиации, вероятность его повреждающего действия относительно невелика. Это обусловлено двумя причинами: небольшой величиной (1 %), которая приходится на этот вид радиации, и тем, что ее действие приводит к тотальному разрушению относительно небольшое число клеток организма. Последнее обстоятельство выявило необходимость сравнительной оценки роли различных клеточных образований центральной нервной системы, проводящей системы сердца и других для жизнедеятельности организма.

Экология замкнутых систем.

Жизнеобеспечение космонавтов в длительных полетах, по-видимому, возможно лишь при условии создания замкнутого кругооборота веществ в кабине корабля, при котором необходимые продукты питания, вода и кислород образовывались бы за счет полной переработки продуктов жизнедеятельности. В принципе осуществить практически полностью замкнутый кругооборот веществ, вероятно, возможно на физико-химической основе; более реальным считается, однако, использование для этой цели биологических процессов, т. е. создание замкнутых экологических систем.

Теоретической базой научной разработки закрытых биологических систем служат данные комплекса биологических наук и, прежде всего, общей экологии (точнее, биогеоценологии). Создание микробиосферы космического корабля требует учета огромного числа данных, которые не могут быть получены при исследовании конкретных земных биоценозов. В равной мере это относится и к некоторым более частным вопросам физиологии растений, животных и человека. Дело в том, что многие проблемы, имеющие большое значение для создания закрытой системы кругооборота веществ, до недавнего времени не изучались, поскольку наука, направляемая запросами земной практики, имела дело с организмами, их популяциями и ценозами как открытыми системами.

В настоящее время решение задачи создания искусственных закрытых биоценозов ведется по трем основным направлениям: поиск и оценка биологических и физиологических характеристик таких растений и животных, которые позволяли бы в небольшом объеме кабин космических кораблей создать достаточно надежную и высокопродуктивную экологическую систему; исследование комплекса факторов среды обитания, обеспечивающих оптимальную продуктивность и устойчивость популяций; моделирование экспериментальных биоценозов и исследование их функциональных характеристик.