Experimentation with Animal Models in Space pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Elsevier Science Ltd

作者:Sonnenfeld, Gerald 编

出品人:

页数:334

译者:

出版时间:2005-7

价格:$ 186.45

装帧:HRD

isbn号码:9780444519078

丛书系列:

图书标签:

空间生物学
动物模型
空间医学
微重力
生物实验
空间探索
生理学
生物工程
辐射生物学
生命科学

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具体描述

Exposure to space flight has been shown to results in changes in many physiological systems, including the musculoskeletal system, the cardiovascular system, the immune system, and the neurovestibular system. These changes could negatively impact the ability of humans to undertake long-term habitation and exploration of space. However, there are limits to the studies that can be done with humans in space. Both ground-based and space flight animal model systems are currently used for these studies as an alternative. This volume covers the latest developments in the use of animal models to study the effects of the space flight environment on human physiological systems. It includes unique insights into the mechanisms and the potential role of gravity, stress, radiation and other space flight environment factors on physiological systems. It includes a complete history back to the beginnings of space flight. It discusses the development of countermeasures to prevent any damaging effects of the space flight environment on physiological systems.

《星际航行中的生物学探索：前沿与挑战》本书深入探讨了在人类迈向深空探索的宏大背景下，生物学研究所面临的独特机遇与严峻挑战。它并非仅仅关注某一特定实验模型，而是以广阔的视角，系统性地梳理了从分子层面到整个生物系统，在微重力、宇宙辐射以及封闭生命支持系统等多重极端环境下所发生的深刻变化与潜在风险。本书的第一部分奠定了理论基础，详细阐述了宇宙环境对生命系统的基本物理和化学影响。我们从基础物理学出发，分析了微重力如何改变流体动力学、物质输运过程，以及这如何直接影响细胞膜的跨膜转运和细胞内信号传导的效率。随后，重点剖析了高能粒子和银河宇宙射线（GCRs）对生物大分子（DNA、RNA、蛋白质）的损伤机制，包括直接电离和间接产生活性氧物种（ROS）的复杂级联反应。书中不仅回顾了地面模拟实验的数据，更侧重于阐述如何将这些理论模型应用于预测长期深空任务中的生物风险。第二部分聚焦于生物学适应与进化机制。在失重环境下，生物体必须迅速调整其结构和功能以维持稳态。书中用大量篇幅讨论了骨骼肌肉系统的适应性萎缩，包括肌纤维类型的转变、钙稳态的失衡，以及相关信号通路（如mTOR和Wnt通路）的调控异常。心血管系统的变化是另一个核心议题，研究了体液重新分布导致的“鸟腿综合征”和对重力依赖性压力感受器的影响，以及长期适应如何影响宇航员返回地球后的心血管功能恢复。此外，本书还详细考察了神经系统的重塑，特别是前庭系统对空间定向的重新校准，以及视力障碍综合征（SANS）的病理生理学基础，其中涉及颅内压力的变化和视神经乳头的形态改变。免疫系统的功能障碍是长期太空飞行的关键限制因素之一。第三部分系统地分析了微重力对先天性和适应性免疫反应的抑制作用。我们详细考察了T淋巴细胞活化受损、自然杀伤（NK）细胞细胞毒性下降，以及巨噬细胞吞噬和抗原提呈能力的变化。书中探讨了这些免疫缺陷如何可能导致潜伏病毒的再激活（如EB病毒和巨细胞病毒），以及增加宇航员对新发病原体的易感性。对肠道微生物组的分析也占据重要篇幅，阐明了微重力、辐射和受限饮食如何导致微生物群落失衡（Dysbiosis），以及这反过来如何影响宿主代谢和免疫功能。第四部分探讨了辐射防护与生物工程策略。鉴于我们无法完全屏蔽深空辐射，因此开发有效的生物防护手段至关重要。本书详细介绍了新型抗辐射药物的开发进展，包括有效的清除自由基的分子探针和DNA修复酶的增强剂。在基因编辑技术方面，书中讨论了利用CRISPR/Cas系统在体外或受控条件下增强关键细胞群（如造血干细胞）抗辐射能力的可行性与伦理考量。此外，对于下一代生命支持系统，本书还探讨了如何整合生物反应器和人工器官技术，以实现更高效的物质循环和对宇航员生理状态的实时监测与干预。第五部分超越了短期任务的范畴，展望了星际探索对人类繁衍和遗传学的影响。书中讨论了在长达数年的任务中，微重力、辐射积累以及与地面隔离的环境对生殖细胞的影响。对哺乳动物繁殖能力的模拟研究揭示了在低重力下胚胎发育和胎盘形成的潜在障碍。同时，本书也从遗传学角度评估了宇宙环境对人类种群基因库的长期选择压力，并提出了在火星定居等场景下，如何通过辅助生殖技术保障后代健康发展的对策。最后，本书的结论部分强调了跨学科合作的必要性。成功的深空生物学研究需要物理学家、工程师、生物医学专家和计算机科学家的紧密结合。书中总结了当前数据采集、建模和人工智能在分析海量生物数据中的应用潜力，并呼吁建立更精密的地面模拟设施和国际合作平台，以期为人类最终实现可持续的星际生存奠定坚实的生命科学基础。全书以严谨的科学态度和前瞻性的视野，构建了一个关于生命如何在宇宙尺度上生存、适应与进化的综合性论述。