Fundamental Space Biology

**Fundamentalna kosmička biologija (FKB)** () je NASA-in program koji okuplja naučnike sa univerziteta širom Sveta u NASA - centare za proučavanje osnovnih bioloških procesa na zemlji i u toku kosmičkih letova. Program je zasnovan na multidisciplinarnom pristupu istraživanjim u oblasti kosmičke biologije i kosmičke medicine. Naučnici okupljeni u ovaj program ne proučavaju samo uticaje kosmičke sredine na osnovne biološke procese u organizmu čoveka i drugih bioloških bića već se bave istraživanjem mogućnosti vanzemaljskog života, u dužem vremenskom periodu. Takođe objekat istraživanja, u okviru programa, su živa bića na Zemlji koja borave u krajnje ekstremnim uslovima kako bi se pronašle vrste koje se uspešno mogu prilagoditi kosmičkim uslovima, kao i primene specifičnih adaptacionih mehanizama, kao osnove u selekciji bioloških jedinki i genetičkom inženjerstvu.

To je naučni projekat koji se intenzivno razvija poslednjih godina uporedo sa astronomijom, kosmonautikom, astrofizikom, astrohemijom, gravitacionom biologijom, kosmičkom medicinom...

Sa nastankom svemirskog doba, stvorena je potreba za eksperimentisanje i proučavanje uslova koji vladaju u kosmosu, o kome je čoveka „sanjao“ od sopstvenog postanka. Kosmičkim istraživanjima, ne vrši se samo istraživanje fizičkih, meteoroloških i drugih uslova, već i osnovni biološki mehanizmi kosmičke sredine .
Na primer, kosmonauti su izloženi mikrogravitaciji, kosmičkom i sunčevom zračenju itd, i zbog toga pate od gubitka mišićne i koštane mase i poremećaja funkcija imunskog sistema.. Mnogi od ovih efekata slični su i mogu se uporediti sa onima na Zemlji koje uočavamo kod ljudi tokom procesa starenja.

Sa povećanjem broja i trajanja pojedinih misija (npr. ruski kosmonaut Valerij Poljakov boravio je 437 dana u kosmosu), istraživanja o efektima tih uticaja su od izuzetnog značaja, kako bi se utvrdila izvodljivost i bezbednost dugotrajnih svemirskih misija .

Deo tih istraživanja ima takođe fundamentalnu ulogu u izučavanju uloge gravitacije u evoluciji i razvoju života na Zemlji.

Glavne istraživačke aktivnosti, koje su u fokusu FKB, u oblasti su proučavanja efekata mikrogravitacije na ćelije i inženjering eksperimentalnog hardvera (u kome je ključna komponenta hardver modula u centrifugi koja omogućava istraživanja u orbiti). Eksperimenti sa jednoćelijskim kulturama sprovode se u svemirskim laboratorijama u toku; paraboličnih letova, u sondažnim raketama i na uređajima za simulaciju mikrogravitacije (centrifugama) .

## Istorijat
Fundamentalna kosmička biologija (FKB) nastala je kao jedan od četri istraživačka projekta u okviru NASA kancelarije za biološka i fizička istraživanje (Office of Biological and Physical Research (OBPR).). OBPR nastala kao posebna kancelarija NASA-e tokom 2000. godine reorganizovana je u Kancelariju za izučavanje života u uslovima mikrogravitacije (OLMSA), zatim Kancelariju za humana istraživanje i razvoj u kosmosu (HEDS). OBPR je organizovan tako da ojača sposobnost agencije da odgovori na brojne izazove koje donosi sve veći razvoj i novootkrivene mogućnosti u oblastima kao što su molekularna biologija, nanotehnologija, informacione tehnologije, i genetika. Pre stvaranja OBPR, Fundamentalna prostorna biologija bila je program u okviru OLMSA poznat kao gravitaciona biologija i ekologija.

## Nove nauke o kosmosu
* **[[Astrofizika]]**, deo je astronomije koji se prvenstveno bavi fizikom svemira, uključujući luminozitet, gustinu, temperaturu i hemijski sastav zvezda, galaksija i međuzvezdanog prostora, kao i njihovom interakcijom.
* **[[Astrohemija]]** grana je nauke u kojoj se preklapaja astronomija i hemija. Astrohemija izučava hemijske elemente i njihove molekule kakve se javljaju u svemiru. Koriste se podaci o nebeskim telima dobijeni iz astronomskih instrumenata da bi se odredila hemijska struktura nebeskih tela.
* **Kosmička biologija** je nauka koja proučava nastanak, evoluciju, rasprostranjenost i budućnost života (bioloških sistema) u svemiru; vanzemaljski život i život na Zemlji. Ova multidisciplinarna nauka pokriva; traganje za nastanjivim okruženjem u našem Sunčevom sistemu, naseljivim planetama van njega i dokaza o postojanju prebiotskih hemijskih spojeva. Takođe vrši laboratorijske i terenske studije o poreklu i ranom razvoju zemaljskog života i proučava mogućnosti prilagođavanja živih bića ekstremnim uslovima na našoj planeti i kosmosu.
* **[[Kosmička ekologija]]** grana je nauke koja proučava uzajamne odnose živih bića u kosmosu i odnos živih bića prema neživoj prirodi i kako preživeti u kosmosu?
* **[[Kosmička medicina]]** grana je preventivne medicine i medicine rada i značajna komponenta vazduhoplovno-kosmičke bezbednosti i kosmičkih istraživanja. Potekla iz vazduhoplovne medicine, 1940-ih ona se ubrzano razvija kao samostalna grana medicine, ali i dalje tesno i neraskidivo sarađuje sa njom, kako bi ispunila zahteve u zaštiti zdravlja, ne samo kosmonauta, već i običnih građana, i omogućila im budući boravak na novim, negostoljubivim prostorima kosmosa. Kosmička medicina proučava uticaj letenja kosmičkim letelicama i sredine u kojoj se one kreću na organizam kosmonauta i u praksi primenjuje određene metode preventivne medicinske zaštite u sprečavanju negativnog uticaja lansiranja i boravka u kosmosu na život i zdravlje čoveka, kao i nastanak vanrednih događaja i katastrofa, koje karakteriše veliki gubitak ljudskih života, materijalnih dobara i poremećaj ekoloških sistema.

## Osnovne postavke
Samo život koji živimo u univerzumu (jedini život za koji znamo), je život na Zemlji, u svim njegovim
ogromnim raznolikostima. Svako živo biće evoluiralo je pod zajedničkim uticajem Zemljine gravitacije atmosfera, i zračenja na različite načine.

Istraživanje kosmosa podrazumeva „odvajanje“ organizama, uključujući i ljudi, iz sredine na Zemlji na koju su se uspešno adaptirali, i dovođenje u novu manje gostoljubivu sredinu kosmosa. Okruženje u kosmosu i na drugim planetama znatno se razlikuju od onih na Zemlji. Zato kosmička biologija sebi postavlja bezbroj pitanja;
* *Mogu li se sistemi živih organizama prilagoditi i napredovati u kosmosu u dužem vremenskom periodu?*
* *Kako se to može bezbedno postići?*
* *Da li postoje karakteristike mogućeg življenja u kosmosu, zapamćene u genetskom kodu organizama, i da li se one mogu posmatrati daleko od Zemljinog okruženja?*
* *Koji su to biološki fenomeni koji su povezani sa promenama u gravitacionim signalima - posebno oni povezani sa kosmosom i vanzemaljskim okruženjem?.*
* *Koja je uloga gravitacije u regulisanju sopstvenih sistema, što može dati punije razumevanje o tome kako naša telo funkcioniše na zemlji?*
*
Ovo su samo neka, od mnoštva drugih specifičnih pitanja, koj su oblasti proučavanja kosmičke biologije.

Tokom poslednjih 30 godina čovekovog letenja kosmosom, otkriveno je da ljudi, biljke i životinje podležu promenama koje su u neposrednoj vezi sa efektivnim odsustvo gravitacije. Sprovođenjem kontrolisanih istraživanja u uslovima veštačke okoline kojom stvoreni uslove života slični onim u kosmosu, može se odrediti koliko se živi sistemi prilagođavaju, razvijaju i evoluiraju u ovom virtuelnom svetu. Dosadašnja saznanja ukazuje na to da se uz odgovarajuću podršku, život može uspešno prilagoditi i staništima van Zemlje. Kada budemo ovladali saznanjima kako se ti sistemi menjaju, kao odgovor na odsustvo gravitacije, potpuno ćemo razumeti i život na našoj planeti.

Čovekovo prilagođavanje mikrogravitaciji kosmosa mora da bude minimum u nizu funkcija povezanih sa zdravljem, uključujući tu i dodatnu i brzu readaptataciju organizma na gravitaciju Zemlje nakon sletanja. Istraživanja kosmičke biologije su zato od ključnog značaja za određivanje koji bioloških mehanizmi selektivno kontrolišu adaptaciju na kosmičku životnu sredinu. Sa ovim saznanjima, čovek je u stanju da osigura bezbednost ljudi u toku letenja. Istraživanja kosmičke biologije takođe podržavaju razvoj veštačkih ekosistema u svemirskim letelicama i planetarnim bazama, koje su od suštinskog značaja za pružanje dugoročne podrške sistemima za ljudska istraživanje izvan Zemlje.

Saznanja kosmičke biologije takođe nam pomažu da razumemo kako je život na Zemlji, evoluirao u stalnom gravitacionom okruženju. Životna evolucija zahtevala je između mora, zemljište i vazduh posebne adaptivne mehanizme za prevazilaženje uticaja gravitacije. Stvorene mogućnosti da se proučava adaptacije malih organizama, kroz više generacija u kosmosu, u varijabilnim gravitacionim nivoima, pruža jedinstveni pogled u istoriju života na Zemlji.

== Prva biološka istraživanja u kosmosu ==


== Program fundamentalne kosmičke biologije ==


Fundamentalna kosmička biologija *(FKB)* je [[NASA]]-in program koji okuplja naučnike sa univerziteta širom [[Zemlja|Zemlje]] i u NASA - centarima, za proučavanje osnovnih bioloških procesa na zemlji i u toku kosmičkih letetova, zasnovanog na osnovama multidisciplinarnog pristupa ovom istraživanju.

Okupljanjem mnogobrojnih naučnika i tehnologija na jednom mestu, [[NASA]]-in program pokušava da odgovori na najosnovnije pitanja koja su povezana sa [[Evolucija (biologija)|evolucijom]], razvojem i funkcijama živih sistema kakao na zemlji tako i za vreme dugotrajnog boravka u [[kosmos]]u .

=== Ciljevi programa ===
Fundamentalna kosmička biologija nastoji da proširi naša saznanja o osnovnim biološkim procesima i njihovim mehanizmima preko kojih ovi procesi deluju, reaguju, ili se prilagođavaju kosmičkoj životnoj sredini. Zahvaljujući materijalnim, kadrovskim i tehničkim resursima [[NASA]]-ine agencije, omogućeno je naučnicima iz oblasti kosmičke biologije i mnogih drugih grana nauke, da sprovedu svoja istraživanja na ljudima, i drugim organizmima, u kosmosu i na taj način postignu napredak u realizaciji osnovnih principa u biološkim naukama, koji mogu biti od velikog značaja za buduća putovanja i dugotrajan boravak i život u kosmosu.

Osnovne postavke na koje pokušava da u svojim istraživanjima odgovori fundamentalna kosmička biologija kroz svoj program, zapravo su ova ključna pitanja:
* *Kako kosmos utiče na život u njegovom najosnovnijem obliku, počev od gena u ćeliji?*
* *Kako dugotrajni boravak u kosmosu utiče na organizam?*
* *Identifikovati mikrogravitacijom izazvanih bolesti (npr. osteoporoze, mišićne atrofije, srčanih problema i dr), i definisanje novih terapija za prevenciju i lečenje ovih bolesti, od koje će imati koristi kako kosmonauti, tako i ljudi na Zemlji, na kraju .*
* *Kako kosmička sredina utiče na pojedine razvojne cikluse i njihove funkcije u organizmu?*
* *Kako reaguju pojedini sistemi u organizmu i koje su njihove promene i međusobne interakcija u kosmičkoj sredini?*

=== Oblast istraživanja ===
Fundamentalna kosmička biologija je trenutno svoja istraživanja (finansiski podržana od od [[2000]]. od strane [[NASA|NASE]] i drugih naučnih ustanova u svetu) usmerila u sledećih šest različitih oblasti:
==== Molekularne strukture i fizičke interakcije ====
Ova oblast izučava fizičke efekte letenja kosmosom na [[Ćelija (biologija)|ćelije]] i [[Organizam|organizme]]. Brojne [[fizika|fizičke]] interakcije u kosmosu mogu da utiču na razmenu [[gas]]ova, promene u prenos [[toplota|toplote]], i poremećaj [[Difuzija kroz ćelijsku membranu|difuzije]] i [[Metabolizam|metaboličke procese]].

Zato istraživanja u ovoj oblasti imaju za cilj da utvrda kako [[biofizika|biofizički]] efekati [[gravitacija|gravitacije]] menjaju rast, razvoj i funkcije [[jednoćelijski organizmi|jednoćelijski]] i višećelijskih organizama?

==== Ćelijska i molekularna biologija ====
Glavni zatatak [[ćelija (biologija)|ćelijske]] i [[molekularna biologija|molekularne biologije]] je da istraži [[gen]]ske, [[molekul]]arne i [[Ćelija (biologija)|ćelijske]] nivoe i otkrije specifične promene koje mogu u ćeliji nastati u uslovima [[mikrogravitacija|mikrogravitacije]], i pomognu u razumevanju [[molekul]]arnih mehanizama koji izazivaju ove efekte.

Zato istraživanja u ovoj oblasti treba da otkriju međusobnu povezanost promena u [[gravitacija|gravitacionoj sili]] i drugim faktorima u [[kosmos]]u i kako oni mogu direktno ili indirektno da utiču, na ćelije, jednoćelijskih organizama, tako i na pojedina [[tkivo (biologija)|tkiva]] i kako ona reaguju na kosmičku životnu sredinu na genetskom, molekularnom i ćelijskom nivou?

==== Razvojna biologija ====
Razvojna biologija ima zadatak da istraži i utvrdi ulogu [[gravitacija|gravitacije]] na normalan razvoj i funkcije organizma, faze života (od pune zrelosti do smrti), kao i druge učinke kosmičke životne sredine na sposobnost organizama da se [[reprodukcija|reprodukuje]], kao i sposobnost da proizvede narednu [[Generacija (biologija)|generaciju]]?.

Zato je od ključnog značaja za ovu oblast, izučavanje mehanizama kojima kosmička sredina može uticati na razvoj narednih generacija. Takođe, i da istraži uticaj kosmičke životne sredine na ponašanje jedinke, trajanje životnog veka i procese starenja.

==== Komparativna biologija organizma ====
U ovoj oblasti, komparativni pristup se koristi za razumevanje kako organizam transdukuje, opaža, integriše ili odgovora na gravitacionu silu, i da istraži efekte hiper i hipo gravitacije na razvojne, regenerativne, i reproduktivne procese i regulisanje fizioloških sistema (npr. [[Nervni sistem|nervnog]], mišićno-skeletnog, [[cirkulatorni sistem čoveka|kardiovaskularnog]]), i da prouči u kakvoj su interakciji [[gravitacija]] i drugi faktori kosmičke životne sredine.

Komparativna biologija organizma ističe [[Fiziologija|fiziološke]], mobilne, i molekularne mehanizme dejstva gravitacije i svemirski letova na rast, razvoj, sastav i fiziološke i bihevioralne funkcije životinja i viših biljaka preko filogenetskih skala.

==== Evoluciona biologija ====
Ova oblast ima za cilj da razume ulogu gravitacije u procesima biološke [[Evolucija (biologija)|evolucije]]. Istraživanja su tako dizajnirana da ukažu na osnovne mehanizme i putevi koji su uticali na razvoj višećelijskih organizama na Zemlji i ispita procese koji omogućavaju organizmu da se razvija i odgovori na promene u okruženju.

==== Gravitaciona ekologija ====
Cilj istraživanja gravitacione ekologije je da shvati kako gravitacija i drugi faktori u univerzumu utiču na strukturu, funkciju i stabilnost [[ekosistem]]a, posebno onih u kosmičkim letelicama ili u planetarnim staništima.

Od posebnog interesa za gravitacionu ekologiju su istraživanja mikrobioloških populacija ili zajednica.

Sprovođenjem [[Ekologija|ekoloških]] istraživanja na različitim nivoima utvrđuje se intenzitet izloženosti i vrsta kosmičkih štetnih faktora, i određuje njihov uticaj na [[ekosistem]]e, a istovremeno i proverava učinak sistema zaštite letelice i zaštitnih sredstava ljudske posade od štetnih faktora [[kosmos]]a.

== Povezano ==
* [[Gravitaciona biologija]]
* [[Kosmička medicina]]
* [[Mikrogravitacija]]
* [[Prirodna radioaktivnost|Prirodno zračenje]]

== Izvori ==


== Literatura ==

* The [http://www.journals.cambridge.org/jid_IJA *International Journal of Astrobiology*] , published by Cambridge University Press, is the forum for practitioners in this interdisciplinary field.
* [http://www.liebertpub.com/publication.aspx?pub_id=99 *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.
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 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
* 
* 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.

## Vanjske veze
*  [Space biology Group](http://www.researchgate.net/publication/242247320_SPACE_BIOLOGY_GROUP_(SBG)_OF_THE_ETHZ_AT_THE_TECHNOPARK_ZURICH_REPORT_2001_1._PERSONNEL)
*  American Society for Gravitational and Space Biology (ASGSB)
*  Astrobio.eu