B030331 - SPACE BIOLOGY

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L'esame finale consiste in un colloquio orale che ha lo scopo di accertare: i) l'acquisizione delle conoscenze relative agli argomenti presenti nel programma e nel materiale didattico fornito dal docente ; ii) la capacità di esprimere in modo esauriente le tematiche affrontate, attraverso l'utilizzo di un linguaggio scientifico appropriato; iii) la capacità di argomentare le risposte in modo critico, dimostrando di saper effettuare correlazioni tra argomenti diversi del programma. Il colloquio è articolato in 3 quesiti principali che lo studente deve saper affrontare dimostrando di aver raggiunto gli obiettivi formativi prefissati dallo specifico insegnamento.

PROGRAMMA DEL CORSO DI BIOLOGIA SPAZIALE

Con l'inizio dei voli spaziali con equipaggio si è potuto comprendere meglio il ruolo che la forza di gravità ha avuto nell’evoluzione degli organismi viventi e quello importantissimo che svolge nel modulare molti processi biologici e molte funzioni proprie degli organismi animali e vegetali. Si è anche capito che l’esposizione a condizioni di assenza di gravità, tipiche dell’ambiente spaziale, ha una profonda influenza sulla fisiologia umana e produce alterazioni importanti, che persistono anche per alcuni mesi dopo il ritorno sulla Terra e richiedono un periodo di recupero abbastanza lungo. Gli studi biologici hanno permesso di iniziare a comprendere i meccanismi molecolari e cellulari alla base delle alterazioni indotte dall'ambiente spaziale sulla fisiologia umana.
La ricerca spaziale è attualmente alle soglie di una nuova era. Tutte le agenzie spaziali si stanno focalizzando su nuovi programmi di esplorazione spaziale, che prevedono future missioni interplanetarie di lunga durata (per andare su Marte e tornare occorrono circa 500 giorni) con equipaggio. Ciò fa sorgere una serie di domande, ancora in gran parte senza risposta, su come si può rendere l’ambiente dei futuri veicoli o basi spaziali adatto alle esigenze vitali e operative degli equipaggi per tempi così lunghi e sulle conseguenze che le missioni a lungo termine potrebbero avere sulla salute degli astronauti. La colonizzazione dello spazio da parte degli umani genera sfide estremamente stimolanti per la ricerca tecnologica e scientifica. La ricerca biomedica ha ovviamente una grandissima importanza, perché deve proteggere la salute degli astronauti e non solo: esistono già compagnie private che stanno mettendo a punto veicoli per voli di turismo spaziale e vi sono già liste di potenziali passeggeri disposti a pagare cifre elevatissime per questi “viaggi”.
Ciò premesso, il corso ha lo scopo di fornire informazioni generali sui principali problemi biologici, biomedici e biotecnologici legati all’esplorazione dello spazio e sullo stato dell’arte della relativa ricerca scientifica. Il corso tratterà i seguenti argomenti:
-Alterazioni della fisiologia umana indotte da microgravità: alterazioni muscolo-scheletriche, delle funzioni cardiocircolatoria, neurovestibolare, immunitaria, del metabolismo e del sistema endocrino.
-Meccanismi cellulari e molecolari che stanno alla base delle suddette alterazioni, ovvero la risposta cellulare alle alterazioni gravitazionali con conseguenti cambiamenti morfologici e funzionali.
-Le alterazioni fisiopatologiche indotte dalla microgravità come modelli di “invecchiamento” ed anche di una serie di malattie croniche comunemente osservate sulla Terra e che presentano meccanismi fisiopatologici comuni, vale a dire disfunzione vascolare, stress ossidativo e infiammazione cronica.
- Effetti del confinamento e dell’ambiente tipico dei veicoli spaziali (aria viziata, luce artificiale, elevata carica batterica, etc..).
- Affrontare emergenze chirurgiche o traumi nello spazio profondo (quando l’evacuazione medica verso la Terra richiederebbe troppo tempo e il ritardo nelle comunicazioni non permette la guida delle azioni dell’equipaggio da remoto): necessità di tecnologie e presidi dedicati. Il problema del “wound healing” in microgravità.
- I raggi cosmici e i loro effetti, uno dei più importanti problemi nelle future missioni oltre LEO (Low Earth Orbit).
- I microrganismi nello spazio.
- I sistemi di supporto alla vita (life support systems): sistemi di coltivazione nello spazio (anche per la produzione di ossigeno) e sistemi di riciclaggio delle scorie e dei rifiuti.
- Gli organismi vegetali nello spazio.
- Il problema dell’alimentazione, l’approvvigionamento e la conservazione dei cibi.
- Nuove frontiere: l’ibernazione durante i lunghi viaggi spaziali.
-Come si prepara un esperimento scientifico che si deve svolgere nello spazio.
-Sistemi per la simulazione di condizioni di gravità alterate, “platforms and facilities” messe a disposizione dalle agenzie spaziali.