태양은 지구상의 생명체를위한 주요 방사선원입니다. 클릭하면 확대
우주 여행에는 위험이 있습니다. 일부 동물과 식물은 보호 덮개 나 색소 침착을 진화 시켰지만 어떤 형태의 박테리아는 실제로 방사선으로 인해 DNA 손상을 복구 할 수 있습니다. 미래의 우주 여행자들은 이러한 기술을 활용하여 장시간 노출로 인한 피해를 최소화 할 수 있습니다.
스타 워즈와 스타 트랙 영화에서 사람들은 행성과 은하계를 쉽게 여행합니다. 그러나 우주에서 우리의 미래는 보장되지 않습니다. 하이퍼 드라이브 및 웜홀의 문제를 제외하고는 인체가 가혹한 외부 공간의 방사선에 대한 장기간 노출을 견딜 수없는 것 같습니다.
방사선은 많은 출처에서 나옵니다. 태양으로부터의 빛은 장파장 적외선에서 단파장 자외선 (UV)까지 다양한 파장을 생성합니다. 우주의 배경 방사선은 고 에너지 X- 선, 감마선 및 우주 광선으로 구성되어 있으며, 신체의 세포와 충돌 할 수 있습니다. 이러한 이온화 방사선은 우주선 벽과 우주복에 쉽게 침투하기 때문에 우주 비행사는 우주에서 시간을 제한해야합니다. 그러나 우주 공간에 단기간이라도 있으면 암, 백내장 및 기타 방사선 관련 건강 문제가 발생할 확률이 크게 높아집니다.
이 문제를 극복하기 위해 실제로 유용한 팁을 찾을 수 있습니다. 많은 유기체는 이미 방사선으로부터 스스로를 보호하기위한 효과적인 전략을 고안했습니다.
NASA Ames Research Center의 Lynn Rothschild는 방사선은 지구상의 생명에 항상 위험 요소였으며, 따라서 생명은 그것에 대처할 방법을 찾아야한다고 말했습니다. 이것은 생명의 재료가 처음으로 나온 지구 초기에 특히 중요했습니다. 지구는 초기에 대기에 산소가 많지 않았기 때문에 유해한 방사선을 차단할 오존층이 부족했습니다. 이것이 많은 사람들이 생명이 수 중에서 비롯되었다고 믿는 이유 중 하나입니다. 물이 더 해로운 파장의 빛을 걸러 낼 수 있기 때문입니다.
그러나 광합성? 햇빛을 화학 에너지로 변환? 삶의 역사에서 비교적 초기에 발달했습니다. 시아 노 박테리아와 같은 광합성 미생물은 28 억 년 전 (아마도 더 일찍) 음식을 만들기 위해 햇빛을 사용했습니다.
따라서 초기의 삶은 방사선이 야기 할 수있는 피해로부터 스스로를 보호하면서 에너지를 위해 방사선을 사용하는 방법을 배우는 섬세한 균형 잡기 활동에 종사했습니다. 햇빛은 X 선이나 감마선만큼 에너지가 없지만 UV 파장은 DNA 염기와 단백질의 방향족 아미노산에 우선적으로 흡수됩니다. 이 흡수는 세포 및 생명에 대한 지시 사항을 인코딩하는 섬세한 DNA 가닥을 손상시킬 수 있습니다.
로스 차일드는“문제는 광합성을 위해 태양 복사에 접근 할 경우 나쁜 점을 극복해야한다는 것입니다. 또한 자외선에 노출됩니다. "따라서 우리는 인생이 오늘날처럼 초기 생활이 사용되었다고 생각하는 여러 가지 트릭이 있습니다."
액체는 물에 숨기는 것 외에도 얼음, 모래, 바위 및 소금과 같은 다른 자연 자외선 차단막을 사용합니다. 유기체가 계속 진화함에 따라 일부는 색소 침착이나 거친 외피와 같은 자체 보호 장벽을 개발할 수있었습니다.
대기로 산소를 채우고 오존층을 생성하는 광합성 유기체 덕분에 오늘날 지구상의 대부분의 유기체는 우주의 고 에너지 UV-C 광선, X- 선 또는 감마선과 다투지 않아도됩니다. 사실, 우주 노출에서 살아남은 것으로 알려진 유일한 유기체는? 최소한 단기적으로는 박테리아와 이끼가 있습니다. 박테리아는 UV에 의해 튀겨지지 않도록 약간의 차폐가 필요하지만, 이끼에는 보호 우주복으로 작용할 수있는 충분한 바이오 매스가 있습니다.
그러나 적절한 장벽이 있어도 때때로 방사선 손상이 발생합니다. 우주에서 이끼와 박테리아가 동면 하는가? 그들은 정상적인 생활 기능을 키우거나 번식하거나 관여하지 않습니다. 지구로 돌아 왔을 때, 그들은 휴면 상태를 빠져 나가고, 손상이 가해지면, 세포의 단백질은 방사선에 의해 분리 된 DNA 가닥을 모으기 위해 작용합니다.
지구의 유기체가 우라늄 및 라듐과 같은 방사성 물질에 노출 될 때 동일한 피해 제어가 발생합니다. 박테리아 Deinococcus radiodurans는 이러한 종류의 방사선 치료와 관련하여 치열한 챔피언입니다. 그러나 완전한 복구가 항상 가능한 것은 아니기 때문에 방사선 노출이 유전자 돌연변이 나 사망으로 이어질 수 있습니다.
로스 차일드는“나는 D. radiodurans를 쫓아 내지 않기를 간절히 희망한다. 그녀는 방사선 저항성 미생물을 찾아 호주의 파라라나 온천에 데려 왔습니다. 우라늄이 풍부한 화강암 암석은 감마선을 방출하면서 치명적인 라돈 가스가 뜨거운 물에서 거품을 일으 킵니다. 따라서 스프링의 수명은 높은 수준의 방사선에 노출됩니까? 아래, 방사성 물질 및 호주 태양의 강한 자외선으로부터
로스 차일드는 맥쿼리 대학교 호주 천문학 센터의 로베르토 애니 토리에서 온천에 대해 배웠습니다. 애니 토리는 16S 리보솜 RNA 유전자를 시퀀싱하고 방사성 물에서 아주 행복하게 사는 박테리아를 배양하고 있습니다. 지구상의 다른 유기체와 마찬가지로, 파라라나 시아 노 박테리아 및 다른 미생물은 방사선으로부터 스스로를 보호하기위한 장벽을 고안했을 수 있습니다.
애니 토리는“저는 일부 미생물 매트에 딱딱하고 거의 실리콘 같은 층을 발견했습니다. “실리콘과 같은 말을하면 창유리 테두리에서 사용하는 정렬을 의미합니다.”
Anitori는“가능한 차폐 메커니즘 이외에도 Paralana의 미생물도 DNA 복구 메커니즘이 우수하다고 생각합니다. 현재 그는 파라라나 유기체가 생존하기 위해 사용하는 방법에 대해서만 추측 할 수 있습니다. 그러나 올 하반기에는 방사선 저항 전략을 면밀히 조사 할 계획이다.
파라나 일라 외에도 로스 차일드의 조사는 멕시코와 볼리비아 안데스의 극도로 건조한 지역으로 그녀를 데려왔다. 결과적으로 사막에서 살기 위해 진화 한 많은 유기체는 생존하는 방사선 노출에도 상당히 뛰어납니다.
장기간의 물 손실은 DNA 손상을 일으킬 수 있지만 일부 유기체는이 손상을 막기 위해 효율적인 수리 시스템을 발전시켜 왔습니다. 유기체가 방사선으로 인한 손상을 복구해야 할 때 이와 동일한 탈수 복구 시스템이 사용될 수 있습니다.
그러나 그러한 유기체는 단순히 말라서 손상을 피할 수 있습니다. 건조 된 휴면 세포에 물이 부족하면 이온화 방사선의 영향에 훨씬 덜 민감하게되는데, 이는 자유 라디칼 (수산기 또는 OH 라디칼)을 생성하여 세포를 손상시킬 수 있습니다. 자유 라디칼은 짝을 이루지 못한 전자를 가지고 있기 때문에 DNA, 단백질, 세포막의 지질 및 그들이 찾을 수있는 다른 것들과 열심히 상호 작용하려고합니다. 결과적인 잔해는 소기관 손상, 세포 분열 차단 또는 세포 사멸을 초래할 수 있습니다.
인간 세포에서 물을 제거하는 것은 우주에서 방사선 노출을 최소화하기위한 실질적인 해결책이 아닐 수도 있습니다. 공상 과학 소설은 사람들을 장거리 여행을 위해 정지 된 애니메이션에 넣는 아이디어를 오랫동안 사용해 왔지만 인간을 으깬 건포도로 만든 다음 다시 활력을 되 찾는 것은 의학적으로 불가능하거나 매우 매력적입니다. 우리가 그러한 절차를 개발할 수 있다고해도, 사람의 건포도가 재수 화되면 다시 방사선 손상에 취약 할 것입니다.
아마도 언젠가 우리는 D. radiodurans와 같은 미생물과 동일한 슈퍼 방사선-수리 시스템을 갖도록 인간을 유전자 조작 할 수있을 것입니다. 그러나 인간 게놈과 같은 땜질이 가능하더라도, 그 강건한 유기체는 방사선 피해에 100 % 저항하지 않으므로 건강 문제가 지속될 것입니다.
따라서 인간의 우주 비행에 가장 즉각적인 해결책은 더 나은 방사선 방벽을 고안하는 것이 생명체가 방사선 손상 (방벽, 수리 및 건조)을 방지하기 위해 고안 한 세 가지 알려진 메커니즘 중 하나입니다. Anitori는 Paralana Spring 유기체에 대한 그의 연구가 언젠가 그러한 장벽을 설계하는 데 도움이 될 것이라고 생각합니다.
"아마도 우리는 미생물에 의해 사용되는 일부 차폐 메커니즘을 모방하여 자연에 의해 가르침을받을 것입니다"라고 그는 말합니다.
로스 차일드 박사는 방사선 연구는 달, 화성 및 기타 행성에 지역 사회를 구축하는 데 중점을 두는 중요한 교훈을 제공 할 수 있다고 말합니다.
“인간 식민지를 건설하기 시작하면 유기체를 가져갈 것입니다. 궁극적으로 식물을 키우고 화성과 달에 분위기를 조성하고 싶을 것입니다. 우리는 UV와 우주 방사선으로부터 그것들을 완전히 보호하기 위해 노력과 돈을 쓰고 싶지 않을 것입니다.”
또한 로스 차일드는“인간은 미생물로만 가득 차있어서 우리는 그들 없이는 생존 할 수 없었습니다. 우리는 방사선이 그와 관련된 지역 사회에 어떤 영향을 미칠지 알지 못하며 방사선이 인간에게 직접적인 영향을 미치는 것보다 더 큰 문제 일 수 있습니다.”
그녀는 자신의 연구가 다른 세계에서의 삶을 찾는 데 유용 할 것이라고 믿습니다. 우주의 다른 유기체들도 탄소와 물에 기초한다고 가정하면, 우리는 그들이 살아남을 수있는 어떤 극한 조건을 가정 할 수 있습니다.
로스 차일드는“지구에서 더 극한의 환경에서 더 살아남을 수있는 유기체를 발견 할 때마다 생명체가 생존 할 수있는 것의 크기를 늘렸다. “따라서 우리가 특정 복사 플럭스, 건조 및 온도가있는 화성 장소로 가면 지구에 그러한 조건 하에서 살 수있는 유기체가 있습니다. 인생이 그곳에 사는 것을 방해하는 것은 없습니다. '이제 인생이 있든 없든 또 다른 문제이지만, 적어도 이것이 생명의 최소 한계라고 말할 수 있습니다.”
예를 들어, 로스 차일드는 화성의 소금 지각에서 생명체가 가능할 수 있다고 생각하는데, 이는 유기체가 태양 UV로부터 피난처를 찾는 지구의 소금 지각과 비슷합니다. 그녀는 또한 지구의 얼음과 눈 아래에서 사는 삶을보고 목성 달 유로파의 얼음 아래에서 유기체가 방사선으로 보호되는 존재로 살 수 있는지 궁금합니다.
원본 출처 : NASA Astrobiology
