ГМО для освоения планет

[idris]

Освоение ближайших планет неизбежно. Планеты далеко и мы пока быстро летать не умеем. То есть люди на этих планетах будут вынуждены есть то, что выращено на этих планетах. Пока до самих полетов и создания крупных баз на Марсе, Луне, Европе и просто в космосе далеко. Но представляется что уже сейчас можно начать работы по созданию генетически модифицированных организмов, предназначенных для использования на этих планетах. Как для производства кислорода, так и для производства еды и возможно для утилизации отходов. Сейчас как я понимаю в подобных целях частично используют обычные организмы с Земли. Но есть большая вероятно того, это их можно улучшить, при чем значительно улучшить, чтобы сделать то, что нам необходимо для конкретных целей на конкретных планетах.

Не знаю есть ли такая тема или нет. Создам новую, если есть можно пост перенести в соответствующий раздел.

[незлой]

есть вот такая тема: https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,103167.140.html
номинально она чуть о другом, но разговор в результате всё равно пошёл  про баб про чудеса генной инженерии.

[Klapaucius]

Ну да, подбирать ГМО для человека где-нибудь на Марсе, строя новую биосферу, гораздо сложнее, чем уже для генно-модифицированого человека под эти условия.
То есть задача комплексная, и возможно индивидуальная для некоторых небесных тел (то есть универсальный подход возможен только для астероидов и возможно Луны, но не для Марса, Титана и Венеры - там будут другие, свои биосферы и "люди").

[незлой]

зы: и, конечно, знаменитая ГМО vs "Натурал" от чего мрут больше?

[Дед Моррозоу]

можно начать работы по созданию генетически модифицированных организмов, предназначенных для использования на этих планетах

А не замахнуться ли нам на Вильяма нашего Шекспира модифиикацию человеческих организьмов?  Для использования последних на всяких там планетах.

[Dem]

1) Человеческий организм модифицировать будут в любом случае - уж слишком много в нём накопилось за эволюцию природных глюков. Невозможность синтезировать ряд аминокислот, витаминов и прочих жизненно важных веществ, например.
2) Раз уж модифицировать - так почему не до состояния, когда сможет гулять в вакууме и питаться солнечным светом?
3) И нафига ему после этого биосфера?

[Nucleosome]

так почему не до состояния, когда сможет гулять в вакууме и питаться солнечным светом?

потому что модифицируй или нет, но законы физики от этого не изменятся. кислород, допустим не понадобится, но энергопотребление тогда возрастёт неимоверно.

Но представляется что уже сейчас можно начать работы по созданию генетически модифицированных организмов, предназначенных для использования на этих планетах.

давайте подойдём к вопросу иначе - как именно надо изменить земные организмы, чтобы они могли жить и плодится на Марсе - просто на остальных ответ тривиален - никак. если для них что-то делать, то уже с нуля, что возможным в сколько-нибудь обозримой перспективе не представляется. и ещё в догонку - даже если удастся смодифицировать что-то, то сколько в принципе продукта можно будет от такой марсианской яблони? если это эквивалент одного яблока с гектара даже в год - то всё это никому не надо.

[Dem]

Инсоляция на марсианском экваторе примерно такая же как на земле в средних широтах. Так что в герметичных помещениях уже сейчас что угодно сажать можно.
Другое дело, что земные  растения в отрыве от остальной биосферы цикл не замкнут.

[Okub62]

Ракеты бы подходящие сначала сделать, а тогда уже и про космоГМО думать. 

[arduan]

Pакеты бы подходящие сначала сделать, а тогда уже и про космоГМО думать. 

А что их делать? Уже сейчас есть -на Марса посылай ковчеги...

Генетическая модификация и селекция микроорганизмов для жизни на Марсе



     Вопросом «возможна ли жизнь Марсе», и что для этого необходимо задаются американские ученые Julian Hiscox и David Thomas. Авторы полагают, что при помощи методов генной инженерии бактериям можно придать свойства, необходимые им для выживания на «красной планете». После дополнительных испытаний на Земле, генетически модифицированные бактерии могут быть использованы в качестве первых колонизаторов Марса, что должно привести к формированию устойчивых экосистем, развитию кислородно-азотной атмосферы и климата, приемлемого с точки зрения обитания человека.
Поиск микроорганизмов для колонизации Марса.

     Микробный мир, в отличие от мира более высокоорганизованных организмов, характеризуется метаболической изменчивостью, которая является следствием генетической разнородности бактерий. Пластичность бактериального метаболизма позволила им занять самые разнообразные экологические ниши от горячих источников до ледников, заселить соленые озера и глубины океанов. Существование подобных «экстремофилов» на Земле позволяет сделать вывод, что такие «неприхотливые» микроорганизмы вполне могли бы подойти в качестве первых колонизаторов Марса.

     Julian Hiscox и David Thomas полагают, что планетарная инженерия Марса, связанная с подготовкой поверхности планеты для жизни человека, вероятно, будет состоять из двух этапов: экопоэза (ecopoiesis) и терраформирования (terraforming). На первом этапе планируется заселение планеты анаэробными и микро-аэробными бактериями, а также образование устойчивых экосистем этих организмов. Второй этап предусматривает развитие кислородно-азотной атмосферы и климата. Практически все теоретические разработки, связанные с планетарной инженерией, предусматривают использование генетически модифицированных (ГМ) микроорганизмов, по крайней мере, на стадии экопоэза. По мнению авторов статьи заселение Марса ГМ бактериями должно привести к изменению параметров среды до приемлемых.

     Обсуждая вопрос возможной колонизации Марса, авторы перечисляют ряд признаков, которыми должны обладать микроорганизмы для того, чтобы не просто выжить и расселиться на «красной планете», но и сформировать устойчивые экосистемы. Главные требования к первым колонистам заключаются в том, что они должны быть фотоавтотрофами (то есть использовать свет в качестве источника энергии и углекислый газ в качестве источника углерода) и анаэробами (дышать без кислорода). Другими полезными для бактерий свойствами должны стать устойчивость к солям тяжелых металлов, УФ радиации, перепаду температур, ограниченному количеству источников питания и воды, а также способность к формированию эндоспор (устойчивых форм, благодаря которым микроорганизмы преодолевают неблагоприятные условия).

     Примечательно то, что в природе уже существуют микроорганизмы, обладающие некоторыми из перечисленных признаков. Например, бактерии Bacillus polymyxa являются факультативными анаэробами, то есть, способны переходить от кислородного дыхания к анаэробиозу, образовывать эндоспоры при наступлении неблагоприятных условий, фиксировать азот и проявлять устойчивость к тяжелым металлам. Все перечисленные характеристики делают Bacillus polymyxa идеальным кандидатом в качестве основы для генетической модификации, в результате которой этот вид может получить дополнительные преимущества для жизни на Марсе.
Генная инженерия – простой способ вырезать и склеить (a simple matter of cut and paste).

     Методы генной инженерии уже несколько лет используются для придания бактериям, растениям и другим организмам новых свойств, полезных с точки зрения человека. В сущности, в основе генной инженерии лежат такие молекулярно-биологические методы, как выделение ДНК, содержащей интересующий нас ген (cut), амплификация этого гена (увеличение числа копий) и внедрение (paste) его в геном организма, которому планируется придать свойства, определяемые этим геном. Манипуляции с ДНК осуществляются при помощи специальных ферментов. Так, например, для того чтобы расщепить хромосомную ДНК на более мелкие фрагменты используют специальные рестрицирующие ферменты, представляющие собой своеобразные «молекулярные ножницы», разрезающие ДНК в строго определенных последовательностях. Затем, выделенные фрагменты могут быть объединены с другими ДНК молекулами при помощи ферментов, называемых лигазами. Полученные таким образом ДНК называют рекомбинантными.

     Для того чтобы чужеродная ДНК могла реплицироваться (удваиваться) в бактериальной клетке, она должна быть внедрена либо в бактериальную хромосому, либо в плазмиду. Плазмиды представляют собой внехромосомные генетические элементы, способные реплицироваться независимо от хромосомной ДНК. Часто плазмиды содержат гены, белковые продукты которых определяют устойчивость к ксенобиотикам (антибиотикам, тяжелым металлам и другим токсичным соединениям). Устойчивость плазмид к антибиотикам часто используется в качестве селективного маркера для отбора рекомбинантных штаммов, плазмидная ДНК которых содержит ген, определяющий необходимое свойство. Технология работы с плазмидными ДНК отработана уже в течение нескольких десятков лет и достаточно проста. Тем не менее, и у плазмид есть свои недостатки. Так, например, бактерии могут «потерять» плазмиду. Поскольку репликация плазмиды требуют определенных энергетических затрат со стороны клетки, то в случае отсутствия необходимости экспрессии генов плазмиды, происходит ее элиминация с потерей соответствующих генов и свойств. Решить проблему, связанную с использованием плазмид позволяют альтернативные систем переноса генетической информации, такие как минитраспозоны (последовательности ДНК, способные реплицироваться, и внедрять одну из копий в особые участки хромосомы) или бактериофаги (вирусы, инфицирующие бактерий).
Генетическая модификация и селекция бактерий.

     При разработке штаммов для колонизации Марса, следует учесть тот факт, что среди членов микробного сообщества широко распространен горизонтальный перенос генов (обмен плазмидами или другими мобильными генетическими элементами). С одной стороны, горизонтальный перенос генов представляет собой фундаментальный механизм, при помощи которого бактерии могут наиболее успешно адаптироваться к изменяющимся условиям среды, но с другой стороны, для того, чтобы обеспечить генетическую стабильность и видовую специфичность, микроорганизмы должны обладать мощными механизмами защиты от проникновения чужеродной информации. Это особенно важно при разработке ГМ микроорганизмов для колонизации Марса. Можно предположить, что горизонтальный перенос генов между различными представителями микроорганизмов, высаженных на Марс, может вызвать такие неблагоприятные последствия как неконтролируемый рост части популяции, или ее гибель. В решении этой и других проблем большую роль должны сыграть методы генной инженерии, при помощи которых бактерии можно «запрограммировать» на строго определенное поведение. К примеру, бесконтрольного роста микробной популяции можно избежать, включив в генóм бактерий гены апоптоза, генетически запрограммированного механизма клеточной смерти. Такие гены могут долго оставаться в латентном состоянии, но при определенных условиях включаться в работу и вызывать гибель клетки.

     Таким образом, наиболее важной задачей представляется определение свойств бактерий, которыми они должны обладать для колонизации «красной планеты». Остановимся на основных.

     Устойчивость к активным формам кислорода. Как известно, активные формы кислорода (супероксидный радикал, перекись водорода, гидроксильный радикал) являются высоко реактогенными соединениями и активно взаимодействуют с ДНК, белками, жирами, повреждая их. В защите от повреждающего действия активных форм кислорода клетки используют ряд ферментов, таких как каталаза, супероксиддисмутаза или редуктаза. Оказывается, некоторые природные микроорганизмы могут выдерживать достаточно высокие концентрации оксидантов. Установлено также, что бактерии могут быть «приучены» к присутствию активных форм кислорода путем предварительной обработки бактериальной культуры низкими концентрациями оксидантов. Таким образом, ГМ бактерии еще до переселения на Марс могут быть адаптированы к воздействию активных форм кислорода.

    Осмотическая адаптация. Другая потенциальная проблема, с которой могут столкнуться бактерии на Марсе – это высокий уровень солености почвы. Тем не менее, галофильные (любящие соль) и галотолерантные (устойчивые к высокой концентрации солей) микроорганизмы на Земле уже давно преодолели эту проблему. Среди галобактерий распространены две основные стратегии адаптации, первая из которых связана с накоплением в цитоплазме хлорида калия, а вторая - с накоплением органических соединений. Таким образом, бактерии уравнивают осмотическую силу растворов по обе стороны клеточной мембраны. Галобактерии накапливают в цитоплазме хлорид калия благодаря специфическим, устойчивым к действию соли, ферментам. Бактерии, придерживающиеся второй стратегии, используют более разнообразные механизмы адаптации, позволяющие им поддерживать нормальный ферментативный аппарат. Однако оказалось, что аэробные микроорганизмы могут придерживаться как первой, так и второй стратегии для выживания в условиях засоления, тогда как анаэробы, такие как Haloanaerobium, Halobacteroides, Sporohalobacter, Acetohalbium используют только первую стратегию. За осмоадаптацию, как и за все без исключения свойства организма, отвечают определенные группы генов, которые можно использовать в генной инженерии.

    УФ резистентность. Высокий уровень УФ-радиации на Марсе является следствием отсутствия озонового слоя, задерживающего УФ излучение, поэтому для первых колонистов необходимо будет создать механизмы устойчивости к повреждающему действию УФ лучей. Причиной разрушительного воздействия ультрафиолета является его способность индуцировать мутационный процесс в ДНК, что может привести к потере гена и соответствующего признака. Однако ученые установили, что в ходе химической и биологической эволюции на Земле микроорганизмы подвергались куда более сильному воздействию УФ, чем средний уровень радиации, запускающий экспрессию генов адаптации. Как было уставлено, за резистентность к УФ отвечают ферменты, кодирующиеся некоторыми плазмидными генами. Эти ферменты отвечают за репарацию ДНК (процесс восстановления ДНК после повреждений) и за синтез бактериальных светопоглощающих пигментов.

     Процесс репарации ДНК был хорошо изучен у экстремальных радиорезистентных бактерий, среди которых наиболее эффективно справляется с повреждениями в ДНК, вызванными УФ, бактерия Deinococcus radiodurans. К тому же, бактерии этого вида хорошо переносят высыхание и легко поддаются генетическим манипуляциям, что позволяет рассматривать их в качестве идеальных кандидатов для колонизации Марса.      Толерантность к высоким внутриклеточным концентрациям кислот. Высокое парциальное давление СО2 в атмосфере может приводить к тому, что рН цитоплазмы бактерий, высаженных на Марс будет сдвинута в более кислую сторону, по сравнению с рН цитоплазмы этих же бактерий на Земле. Уставлено, что закисление рН среды может приводить к повреждению структуры ферментов, и изменению метаболических процессов бактерий. Так, например, изменение рН среды, может повлиять на фиксацию азота термофильной зеленой серной бактерии Chlorobium tepidum, что было бы крайне нежелательным последствием. Повысить уровень устойчивости бактерий к изменению рН можно путем генетической модификации, как в случае ГМ бактерии Rhizobium leguminosaram Biovar Trifolii, ставшей способной к росту в среде с рН=4,4.

    Формирование эндоспор. Переход к спорообразованию бактерий Bacillus индуцируется при изменении климатических условий или в результате истощения питательного субстрата. Процесс спорообразования сопровождается изменением экспрессии генов, активности ферментов, и находится под строгим контролем со стороны клетки. Как было показано, эндоспоры представляют собой крайне устойчивые формы, не погибающие в условиях жесткого космического излучения, УФ радиации, пониженного или повышенного давления или температуры. Другим замечательным свойством эндоспор является их способность к прорастанию в благоприятных условиях. Генетические механизмы спорообразования хорошо изучены, и если даже «кандидат», выбранный для заселения Марса не относится к Bacillus, наделение его необходимыми свойствами возможно с помощью генной инженерии.

     Впрочем, формирование спор, далеко не единственный способ переживания бактериями неблагоприятных условий. Так, микроорганизмы, обитающие в холодных пустынях Антарктики, при резкой смене параметров среды, впадают в своего рода анабиоз, при котором наблюдается практически полное торможение всех внутриклеточных процессов. Такая стратегия представляется очень выгодной для будущих колонизаторов Марса, поскольку не требует таких затрат энергии со стороны клетки, как процесс спорообразования.

     Дополнительные фенотипические характеристики (способность к фотосинтезу, фиксации азота, денитрификации), позволяющие бактериям наиболее успешно колонизировать Марс, также могут быть переданы им при помощи методов генной инженерии. Главной задачей при этом является поиск микроорганизмов, обитающих в «необычных» условиях на Земле, определение генов, обеспечивающих адаптацию к этим условиям, и установление регуляторных путей активности этих генов. Эксперименты с ГМ бактериями в специальных установках на Земле позволят определить, насколько успешно произошла модификация, и смогут ли эти бактерии выжить на Марсе. В целом, колонизация Марса генетически модифицированными бактериями, должна будет положить начало планетарной инженерии.
\"Колонизация

Перевод © gmo.ru по материалам статьи Джулиана Хискокса (Julian Hiscox) и Дэвида Томаса (David Thomas) из Journal of the British Interplanetary Society Vol. 48, Issue 10

http://www.gmo.ru/sections/21

[arduan]

Теперь Венера.
 Самое главное это начальный запуск солнечных экранов между Солнцем и Венерой.

Предполагается, что такие «зонтики» смогут резко снизить поток солнечной энергии, достигающей Венеры, и как следствие — снизить температуру на планете до приемлемого уровня. Причём при достаточном экранированиии Венеры от Солнца, температуру можно понизить до такой степени, что атмосфера Венеры вымерзнет и значительная её часть выпадет на поверхность в виде сухого льда (твердый CO2).

Результатом будет значительное падение давления и дополнительное (за счёт повышения альбедо) охлаждение планеты.

Одним из вариантов таких проектов является установка в качестве экранов сверхлёгких отражающих зеркал, свет от которых можно использовать для одновременного прогрева более холодных планет (например, Марса).


 Затем



Такие искусственные организмы, по форме напоминающие воздушный шар, должны быть способны под действием солнечной энергии преобразовывать венерианский CO2 в кислород и углеродистый материал с высокой отражающей способностью, из которых затем строится шарообразная оболочка (наполняющаяся выделяющимся кислородом). Кроме того, по достижении определённого размера такие объекты должны быть способны к воспроизведению себе подобных.

В этом случае несколько таких объектов, сброшенных в атмосферу Венеры, смогут дать начало далеко идущим преобразованиям климата планеты: количество таких мини-заводов будет возрастать в геометрической прогрессии, и атмосфера Венеры постепенно будет наполняться кислородом. Кроме того, миллиарды таких воздушных «шариков», плавающих в атмосфере Венеры, будут дополнительно ограничивать поток солнечного света, достигающего поверхности Венеры.

Однако такой проект не решает проблему воды на Венере, которую туда все равно придется доставлять — например, из комет или водно-аммиачных астероидов.

Поэтому,еще раньше,необходимо будет организовать,бомбардировка Венеры кометами или водно-аммиачными астероидами, как способ доставки на Венеру воды, которой там практически нет.


Количество воды, которое необходимо доставить на Венеру, огромно: так, для создания приемлемой гидросферы на Венере требуется не менее 10 17 тонн воды, что примерно в сто тысяч раз превышает массу кометы Галлея. Требуемый ледяной астероид должен иметь диаметр около ~ 600 км (в 6 раз меньше диаметра Луны).

Кроме ледяных комет и астероидов, большое количество воды содержат некоторые спутники Юпитера и Сатурна, а также кольца Сатурна.

Доставка воды на Венеру путём астероидной бомбардировки решает сразу несколько проблем. Во-первых, точно рассчитанная бомбардировка позволит «раскрутить» Венеру вокруг своей оси, сократив таким образом слишком длинные венерианские сутки. Во-вторых, океаны перегретой воды, кипящей при 300 0С (при венерианских 90 атм.), станут разрушать венерианские горные породы и, в частности, вымывать окись кальция из венерианского грунта. Образующийся щелочной раствор начнёт быстро поглощать CO2 из атмосферы Венеры, связывая его в виде карбонатов (CaCO3, MgCO3):

CaSiO_3+H_2O{\longrightarrow}Ca(OH)_2+SiO_2 — Разрушение венерианского базальтового грунта
Ca(OH)_2+CO_2{\longrightarrow}CaCO_3+H_2O — Осаждение известняка

Таким образом за сравнительно короткий срок станет возможным снизить концентрацию CO2 и атмосферное давление на Венере в десятки раз, после чего станет возможным запускать туда  фотосинтетические земные организмы, для преобразования оставшегося венерианского CO2 в кислород.

Следует заметить, что водяной пар является ещё более сильным парниковым газом, чем CO2, поэтому такой способ преобразования венерианского климата всё равно придётся совмещать с рассмотренными выше солнечными экранами — для того, чтобы не допустить нового витка разогревания Венеры.


Затем,доставка на Венеру земных водорослей или других микроорганизмов.

Если проблема с водой на Венере будет тем или иным образом решена, то можно приступать к следующему этапу терраформирования планеты — фотосинтетическому преобразованию климата.

Сине-зелёные водоросли, доставленные в атмосферу Венеры на уровень 50-60 км от поверхности, на котором давление составляет около 1,1 бар и температура около +30 градусов Цельсия, при условии некоторого генетического модифицирования (для приживания в условиях полёта в атмосферных течениях), могут обеспечить переработку углекислого газа в углеродные соединения и кислород, что приведёт к резкому уменьшению парникового эффекта, давления атмосферы и снижению температуры поверхности на 200—300 градусов в течение 30-100 лет. Естественных врагов у них в условиях Венеры — не будет, то есть минимальная партия водорослей (несколько грамм или, максимум, тонн) способна осуществить терраформирование целой планеты в соответствии с законом неограниченного размножения организмов в геометрической прогрессии. Таким образом, в максимально сжатые сроки земные микроорганизмы (при необходимом их контроле), способны снизить температуру поверхности Венеры до 100 градусов по Цельсию, давления — до 10-30 атмосфер, что уже приемлемо для колонизации. Также резко возрастёт количество свободного кислорода одновременно со снижением доли углекислого газа.



И все,потом можно будет селиться уже и человекам.

[Dem]

ИМХО, Марс слишком неблагоприятен, чтобы заселять его бактериями - они на нём всё равно хреново работать будут.
Нужно сразу макроорганизмы, способные формировать и защитную оболочку, и внутреннюю комфортную для функционирования среду.

А на Венеру не воду надо тащить, а водород. Иначе кислород из углекислоты деть некуда будет.

[arduan]

Иначе кислород из углекислоты деть некуда будет.

Наверное,как вы его куда-то деваете и там,до такого додумаются..ГМО организмы.

[arduan]

Но,самый лучший вариант,этот :
По сравнению с колонизацией планет Солнечной Системы, колонизация астероидов имеет следующие плюсы:


1) Максимальное количество населения.

Количество людей на планете естественным образом ограничивается количеством солнечного света, падающим на планету. В открытом космосе подобного ограничения не существует.

Из-за наличия силы тяжести на любой планете чрезвычайно дорого строить здания. В невесомости отношение внотреннего обьема станции к массе внешних стенок может быть сколь угодно велико (за счет увеличения размеров станции). Внутренние переборки не несут никакой нагрузки и могут быть сделаны из любого материала. Принимая во внимание, что астероидов извество около двух тысяч штук, и каждый обладает запасами железа на сотни миллиардов человек, становится очевидно, что жилищный кризис человеку на астероидах на грозит.

Единственный дефицитный ресурс в космосе - обычная вода. Резервы углекислоты, минералов и металлов можно считать неограниченными. Именно количество воды определяет, какое количество орошаемой плодородной почвы мы можем себе позволить.

Сколько воды нужно одному человеку? Это комплексный вопрос, не имеющий однозначного ответа. Вот несколько цифр для сравнения. Самый масштабный экперимент на выживание человека в замкнутой экосистеме был поставлен в комплексе Биосфера-2. Восемь человек два года жили в изолированной системе теплиц, не получая извне ничего, кроме редких передач продуктов и кислорода. В проекте Биосфера-2 на одного человека приходилось 0.1875 гектара полезной площади, из которых на огороды было выделено не больше 10% [10]. NASA для полетов к Марсу разрабатыет обитаемые модули, в которых на человека приходится не больше 15 квадратных метров теплиц, но эти теплицы полагаются на последние достижения техники, в первую очередь системы регенерации воздуха. Любой заядлый дачник знает, что для обеспечения калорийной пищей одного человека ему требуется от 0.3 до 0.5 Га. В развитых странах на душу населения приходится в среднем 0.80 Га полей [11]. Однако, наша цель - создание общества с высокими стандартами потребления, недостижимыми на Земле. Поэтому в своих прикидках я буду брать по максимуму - 1 Га на человека. Примем толщину плодородного слоя почвы за 10 см, и будем считать, что вещество кометы будет утилизованно на 100% (это близко к истине - по большинству оценок, в ядре кометы 90% минеральных оснований и 2% воды, что соответствует составу земной почвы).

Возьмем для примера комету 95P/Chiron. Она плохой кандидат для колонизации на первых порах, так как находится на высокой орбите, но зато ее масса точно известна - 2.7*10^18 кг [9]. Следовательно, подобная комета способна прокормить 270 миллиардов человек, если на доставить достаточное количество конструкционных материалов (металла). Более подробные рассчеты приведены на странице "Max_Population".

Для сравнения, население всей нашей Земли - всего 6.52 миллиардов человек [5]. 270 миллиардов в одном сверх-городе - это беспрецедентная концентрация научной мысли, производства и сферы обслуживания. Поскольку этот сверх-город простирается не в вдух, а в трех измерениях, его жители не будут знать транспортных проблем. Если каждого жителя обеспечить квартирой в 300 м2, и вынести сельскохозяйственные угодья за пределы города, он будет преставлять из себя куб со стороной 59 километров. Если каждую квартиру обеспечить исскуственной гравитацией в пределах 0.7 - 1.3 G, мы получим куб со стороной 71 километр. При использовании транспорта на магнитной подвеске, развивающего ускорение в 1 G, можно будет пересечь весь город за 5 минут 37 секунд. Я не буду вдаваться в дальнейшие подробности, так как все равно подобные вопросы будут стоять не перед нами, а перед нашими далекими потомками - для полного заселения сверх-города потребуется 1625 лет, если в каждой семье будет три ребенка.

И таких городов может быть далеко не один. В поясе Койпера достаточно ледяных астероидов, чтобы разместить 18 тысяч подобных городов [Max_Population].


2) Сравнительная дешевизна постройки первого космического поселения.

Существует большое количество проектов колонизации космического пространства. Наиболле близким к реальности следует считать "Mars Homestead Project". При нынешних технологиях и современных ценах на доставку грузов на Марс для осуществления этого проекта требуется многие триллионы долларов, причем сколько именно триллионов долларов необходимо, подчитать представляется невозможным. Документация проекта "Mars Homestead Project" содержит детальные рассчеты массы полезного груза, небходимого для развертывания того или иного производства, неоходимого для существования автономной марсианской базы. Однако, после прочтения любого из этих инженерных проектов становится очевидно, что проект не является полным. Например, детально описывается процесс получения листового стекла из сырья - стекольной шихты. Это, безусловно, интересно. Однако, стекольная шихта состоит из многих компонентов, в первую очередь кварцевого стекла. Про процесс получения любого из этих компонентов не сказанно ничего. Кроме того, неясно, из чего делать рамы, оконную замазку, резцы для стеклорезов и еще десятки и сотни необходимых сопутствующих товаров. Можно по разному оценивать степень готовности проекта к моменту, когда от общих фраз можно будет переходить к инженерным рассчетам и прикидкам, но я лично оцениваю ее в 10%.

Одни только пилотируемые экпедиции на Марс (НЕ колонизация) оцениваются в 20 миллиардов долларов для начала, на разработку техники и развертывание производственных мощностей, и по 2 миллиарда долларов на каждую экспедицию [14].


3) Самоокупаемость.

На осуществление первой фазы моего проекта - добычи иридия и доставки его на Землю, постройка космической базы, готовой к приему людей - требуется сумма примерно на четыре порядка меньше, чем любой космический проект до этого. Вторую фазу, то есть колонизацию, я недеюсь финансировать за счет первой фазы. Более того, я недеюсь, что вторую фазу тоже удасться сделать самоокупаемой.

Сейчас иридий стоит примерно 42 миллиона долларов за тонну. Я не вижу никаких технических сложностей, чтобы доставлять тысячи и миллионы тонн полезных грузов с околосолнечной орбиты на Землю. Доступные резервы иридия измеряются триллионами тонн (на каждом астероиде). Разумеется, как только мы доставим первую партию иридия на Землю, множество компаний и организаций попытаются повторить наш успех. Моя идея настолько проста, что ее вряд ли удасться запатентовать. Цены на иридиум, платину и другие вещества, которых легко добывать на астероидах, упадут. Однако, тут вступят в силу законы планетарной механики. Груз невозможно доставить с одной планеты на другую мгновенно. Путь туда и обратно займет минимум пять лет. Тот, кто будет монопольно владеть рынком в течение этих пяти лет, снимет все сливки.


4) Расстояние.

Астероиды - самая достижимое для нас космическое тело. В таблице ниже приведен импульс, необходимый для посадки на некоторые тела Солнечной Системы:

Марс: 6.3 км/сек
Луна: 6.0 км/сек
Ближайший астероид: 3.998 км/сек

Цифры взяты отсюда:
http://echo.jpl.nasa.gov/~lance/delta_v/delta_v.rendezvous.html

В этой таблице можно найти 546 астероидов, которые для нас более достижимы, чем Луна.

Не думайте, что разница невелика. С ростом необходимого импульса цена доставки груза растет экспоненциально. Например, при использовании ракетоносителя Falcon V цена доставки одного килограмма груза на ближайший к нам астероид в 2.4 раза меньше, чем цена доставки его на Луну. Я уже не говорю о том, для рейсов между астероидами и околоземной орбитой можно использовать эффективные ионные двигатели, а для посадки и взлёта с любой планеты, в том числе с Луны, придется использовать химические.


5) Возможность применения самокопирующейся техники.

Мне кажется, что разработчики "Mars Homestead Project" убедительно показали, что колонизация космоса на нышених ракетоносителях при нынешнем уровне финансирования космических агентств всех стран мира абсолютно нереальна. Строить планы на столетия вперед тоже бессмысленно - от них будет не больше пользы, чем от "резервуаров для хранения электричества" из репертуара фантастов начала двадцатого века.

Выход я вижу только один - использование самокопирующейся техники. Из всех тел Солнечной системы самые оптимальные условия для существования исскуственной жизни - на металлических астероидах.

Давайте посмотрим, с какими сложностями нам придется столкнуться, если мы решим пойти по пути химического получения металлов в космосе (как мы это делаем на Земле), вместо того, чтобы использовать готовые металлы на астероидах.

По условиям на поверхности наиболее близкая к Земле планета Солнечной Системы - Марс. В марсианском грунте много окислов двух металлов - аллюминия и железа. Остальных металлов слишком мало, чтобы обычный марсианский грунт можно было использовать в качестве сырья для их получения - необходимо искать месторождения, а это требует геологоразведки, то есть отдельного, крайне трудоемкого и астрономически дорогого проекта. Железо на Земле получают из магнитного колчедана (пирротина), имеющего химический состав FeS. Для этого процесса нужен каменный уголь и большая температура. На Марсе нет ни каменного угля, ни других восстановителей, так как они не могут существовать на планете без биологической жизни с избытком воды на поверхности - если бы они кагда-то и были, то давно бы уже окислились. Аллюминий на Земле получают электролизом из корунда с использованием анода из опять же каменного угля. Основной проблемой получения аллюминия на Марсе является даже не каменный уголь, а электричество, которого требуется от 13 до 18 тысяч киловатт-часов на каждую тонну металла.

Металлы в чистом виде есть (кроме астероидов) на Луне и Меркурии. Посадка на Меркурии требует огромного расхода топлива - ни один космический аппарат до сих пор не совершил мягкой посадки на поверхность Меркурия.

Луна является самым близким конкурентом астероидов в качестве объекта колонизации. Более того, у нее есть ряд преимуществ. Электромагнитную пушку можно строить прямо на поверхности, выводить ее на окололунную орбиту не требуется. На Луне есть вода, металлы и пригодный для сельского хозяйства грунт. Более того, на Луне все это собрано на одном небесном теле, в то время как с комет и астероидов все эти компоненты придется собирать в одном месте космическими перевозками.

Основной недостаток Луны в том, что у нее не может быть большого будущего. Вода найдена на Луне лишь в одном месте - бассейне Эйткена [12]. Результаты других ученых опровергают наличие воды, а последние исследования утверждают, что вода на Луне есть, но в очень небольших количествах (от 0.3 до 1.0% по массе). Резюмируя, можно сказать, что судьба воды на Луне туманна, а возможность ее добычи из лунного реголита еще туманнее. Углерода на Луне мало и он связан в химических соединениях; азота нет совсем. Существование полностью автономного поселения мне преставляется невозможным.

Там может существовать небольшая колония, в пределах десятка, максимум сотни человек. Доставка воды с Земли астрономически дорога (около 7к$ за килограмм). Доставка воды с комет потребует огромного грузопотока, да и просто бессмыссленна - жить поближе к воде куда проще. Доставка готовой пищи с комет потребует массового производства химических двигателей, способных осуществить мягкую посадку на поверхность Луны - ведь ионные двигатели, электромагнитные пушки и прочие дешевые средства передвижения применять нельзя.

Луна не может быть самоцелью. Там можно наладить добычу чего-нибудь, например гелия-3, но это проще будет сделать автоматикой. Даже если окажется выгодным держать на лунной базе небольшой штат обслуживающего персонала, это никак не изменит жизнь большинства населения Земли. В то же время космические поселения в поясе астероидов вполне могут стать доступными (с финансовой точки зрения) подавляющему большинству населения развитых стран, то есть многим сотням миллионов человек, в самое ближайшее время.

Луна и Марс после решения всех технических сложностей могут стать второй Антарктикой, только гораздо холоднее и гораздо дальше. Астероиды могут стать (и станут) второй Америкой, только на многие порядки прибыльнее и масштабнее.
   http://project.ganymed.ca/whyaster.shtml

Однако у этого проекта есть и минусы : При длительном (несколько недель и более) пребывании человека в космосе отсутствие гравитации ,либо ее мизерный уровнь,как в расматриваемых проектах космических поселений,начинают вызывать в организме определённые изменения, носящие негативный характер.

Первое и самое очевидное последствие невесомости — стремительное атрофирование мышц: мускулатура фактически выключается из деятельности человека, в результате падают все физические характеристики организма. Кроме того, следствием резкого уменьшения активности мышечных тканей является сокращение потребления организмом кислорода, и из-за возникающего избытка гемоглобина может понизиться деятельность костного мозга, синтезирующего его (гемоглобин).

Также есть основания полагать, что ограничение подвижности нарушит фосфорный обмен в костях, что приведёт к снижению их прочности и вымыванию кальция.
Что же делать?  Призвать в помощь болезни человека!
1)Талассемия (анемия Кули)    :(известна во всем мире как наиболее частая причина развития анемии, при талассемии наблюдается мутация в одном или более генах, отвечающих за производство цепочек гемоглобина.

Типы гемоглобина.

В организме человека присутствуют разные типы гемоглобина, характерные для разных стадий внутриутробного развития и периода после рождения. У здорового взрослого человека основным вариантом гемоглобина является гемоглобин А, на его долю приходится примерно 97% от общего количества гемоглобина. Оставшиеся 3 % -- это так называемый гемоглобин А2. Еще одна разновидность гемоглобина — зародышевый гемоглобин F, концентрация которого высока на внутриутробной стадии развития плода и снижается после рождения. У взрослого здорового человека уровень гемоглобина F в крови составляет менее 1%.

В зависимости от типа в молекулах гемоглобина наблюдается определенное количественное соотношение между двумя альфа-цепями и двумя бета-цепями. Группа бета-цепей включает в себя подгруппы, для обозначения которых используются греческие буквы: бета, гамма, дельта и эпсилон. Гены, отвечающие за синтез цепей группы бета, локализованы в 11 хромосоме. Они представляют собой генетический комплекс, отвечающий за синтез белков, входящих в состав всей группы бета-цепей всех существующих видов гемоглобина, а также за механизм контроля и саморегуляции данного комплекса.
Бета-талассемия
При бета-талассемии организм не способен синтезировать достаточное количество бета-цепей (следует дополнительно подчеркнуть, что речь идет о подгруппе «бета», относящейся к группе бета-цепей гемоглобина). Эти цепи необходимы для синтеза молекулы гемоглобина А. Нарушение синтеза бета-цепей проявляется лишь в уменьшении их количества, а качество синтезированных цепочек гемоглобина совершенно нормальное.

Причиной этого являются генетические нарушения (мутации) в гене, отвечающем за синтез бета-цепей гемоглобина. В настоящее время известно более 200 мутаций, вызывающих данное патологическое состояние. В то же время наряду со специфическими мутациями в гене, ответственном за синтез бета-цепей, известно о существовании дополнительных генов, влияющих на то, как данные мутации проявятся в человеческом организме. Поэтому не всегда, зная тип мутации, можно сделать вывод о клиническом состоянии пациента. Иными словами, у больных с одинаковым типом мутаций могут наблюдаться анемии разной степени тяжести и различная клиническая симптоматика.

Талассемия – генетическое заболевание, наследуемое по аутосомно-рецессивному типу. Для развития болезни в полном объеме необходимо наличие двух мутантных генов, унаследованных от обоих родителей. В такой ситуации в обоих генах, ответственных за синтез бета-цепей, присутствуют мутации, и бета-цепи практически не синтезируются. Такое состояние называется большой талассемией – Thalassemia Major. Это тяжелое заболевание, приводящее к серьезным нарушениям и высокой смертности при отсутствии надлежащего лечения.

В отличие от большой талассемии, существует другая форма заболевания, при которой мутация наблюдается лишь в одном гене, а второй ген абсолютно нормален. Такое состояние называется малой талассемией – Thalassemia minor. При малой талассемии в анализе крови выявляется анемия, но она не влияет на состояние здоровья пациента-носителя, и он никаким образом не замечает существования данного заболевания (в продолжение этой главы мы обсудим различные аспекты обеих форм талассемии).

Мутации в гене, отвечающем за синтез бета-цепей, могут носить различный характер: в одних случаях они препятствуют проявлению гена, в других – приводят к разрушению продуктов синтеза, вследствие чего становится невозможным синтез полноценного белка. Среди населения средиземноморского бассейна наиболее часто встречаются 2 мутации. Самая распространенная затрагивает участок, кодирующий синтез молекулы РНК в процессе под названием splicing. Другая мутация приводит к формированию кода ранней терминации на ДНК и останавливает раньше времени процесс трансляции белковой молекулы.

В этом случае,даже не надо прибегать к геной модификации поселенцев на астероиды,берем уже находящихся при смерти больных Талассемией и предлагаем,с целью их спасения  переселится в космос.

2) Мышечная дистрофия представляет собой группу хронических наследственных заболеваний скелетных мышц человека, проявляющихся слабостью и дегенерацией мышц. Существует девять различных форм мышечной дистрофии. Они различаются по таким характеристикам, как возраст, в котором начинается заболевание, локализация пораженных мышц, выраженность мышечной слабости, скорость прогрессирования дистрофии и тип ее наследования. Чаще всего встречаются две формы: мышечная дистрофия Дюшенна и миотоническая мышечная дистрофия.


Симптомы Мышечной дистрофии:

Дюшенна дистрофия. Х-хромосомная рецессивная мутация дистрофин-гена. Клинические признаки: начало в возрасте до 5 лет; прогрессирующая слабость мышц тазового и плечевого пояса; неспособность ходить после 12 лет; кифосколиоз; дыхательная недостаточность в возрасте 20-30 лет. Вовлечение других систем органов: кардиомиопатия; снижение интеллекта.

Беккера дистрофия. Х-хромосомная рецессивная мутация дистрофин-гена. Клинические признаки: начало в раннем или позднем возрасте; медленно прогрессирующая слабость мышц тазового и плечевого пояса; сохранение способности ходить после 15 лет; дыхательная недостаточность после 40 лет.
Заболевание вызывается аутосомно-доминантным геном с резко варьирующей экспрессивностью (возможность риска передачи на родственников 1-й степени составляет 50%). Заболевание вызывается амплификацией, т. е. повышением числа CTG - триплетов в определенном локусе 19 хромосомы (тип 1 миотонической дистрофии) или CCTG в 3 хромосоме (тип2 миотонической дистрофии). Тип 2 миотонической дистрофии изучен слабо. Считается, что он встречается только в 2% случаев (но может быть и значительно чаще); не взаимосвязан с типом 1; скорее всего не является причиной врожденных форм дистрофии, когда носителем является мать. Для 1 типа доказано, что число повторов нуклеотидов увеличивается при передаче мутации из поколения в поколение. Тяжесть заболевания четко коррелирует с численностью этих повторов. Наибольшее их число определяется при врожденной тяжелой форме заболевания [Brook J. D. et al., 1992]. Выявленный механизм объясняет феномен антиципации — утяжеления и все более раннего начала болезни в нисходящих поколениях. К примеру, если генетический анализ показал, что родитель имеет определенное число повторов CTG, то у его ребенка обнаружится еще большее количество повторов этого триплета.

Ребята --летите в космос,там вам будет хорошо !

3)Несовершенный остеогенез обозначают наследственные аномалии, обусловливающие хрупкость костей(т.н. синдром Хрустального человека),идентифицирован  ген, мутации в котором вызывают наследственную болезнь, характеризующуюся хрупкостью костей . Остеопорозно- псевдоглиомный синдром (OPPG) приводит к повышенной ломкости костей и уменьшению их плотности, что со временем вызывает постоянную острую боль, больные не могут стоять и ходить.

Группа исследователей под руководством доктора Мэттью Уормана установила, что болезнь вызывается мутацией в гене под названием LRP5, расположенном на 11-й хромосоме. Для своих исследований ученые использовали генетический материал 28 семей, чьи представители страдают этой болезнью. Однако, больные OPPG - не единственные, кто выиграет от этого открытия. В ходе своих опытов ученые открыли абсолютно новый механизм развития костей человека. Показано, что ген LRP5 экспрессируется лишь в остеобластах - клетках, образующих кости. Ген LRP5 - рецессивный, то есть болезнь развивается только в том случае, если человек получит от своих родителей две дефектные копии гена. Если же человек получит одну дефектную и одну нормальную копию гена, то болезнь не развивается. Но даже в этом случае кости оказываются не достаточно плотными.

Всех этих ребят мы направляем, на орбитальную станцию,где под защитой 5 метрового слоя льда и производим их спаривание и  выведение новых человеков,Homo Cosmicus.Совсем без костей,гибких ,как гутаперча и обходящихся минимумом кислорода.

Вопрос: Не противоречит ли эта статья христианской морали?

Ответ: Напротив, в моей статье пропагандируется выполнение заповеди Господней "плодитесь и размножайтесь" (Первая Книга Моисеева, Бытие, Глава 1 стих 28).

http://project.ganymed.ca/faq_general.shtml

[Nucleosome]

может как-то более реально подойти к вопросам, чем содержание 270 млрд людей на одной воде?

[arduan]

может как-то более реально подойти к вопросам, чем содержание 270 млрд людей на одной воде?

Давно все известно,что в этой воде можно выращивать хлореллу http://tatoilpaom.ru/wiki/pochemu-hlorella-kosmicheskaya-vodorosl-a7.html

[Nucleosome]

а какой нужен поток энергии? там куб с ребром несколько десятком км! где будет площать сбора излучения для выращивания? допустим, у нас не стоит проблема удобрений - поскольку все отходы людей должны строжайше утилизроваться, однако это опять энергетические расходы... вот расчитал бы автор всё это, было бы что-то серьёзное...

[arduan]

а какой нужен поток энергии? там куб с ребром несколько десятком км!

Будет вода -будет много энергии. Вот http://topwar.ru/24271-sverhmoschnaya-lazernaya-ustanovka-v-sarove-budet-ispolzovatsya-dlya-termoyadernogo-sinteza.html    отсюда хотя бы или   http://www.popmech.ru/article/13200-bakterii-mogut-proizvodit-elektroenergiyu-iz-vodoroda-i-uglekislogo-gaza/

[Nucleosome]

дайте ссылку на что-то более адекватное - и расчёты энергии для описанных целей

[idris]

Можно еще один аспект ГМО рассмотреть.

Во многих регионах Земли по разным причинам всячески тормозят развитие генной инженерии. Но все эти ограничения можно легко обойти. Можно сказать, что исследования проводятся не в рамках этого региона (страны и т.д.), а это исследования для внеземного использования. А там земные законы не работают. Соответственно можно модифицировать что угодно и как угодно.