Gravitatsioon mõjutab potentsiaalselt kõiki Maa bioloogilisi protsesse, ehkki seda võib olla raske uskuda, kui jälgime kärbseid meie lagedel ringi kõndimas, nagu oleks gravitatsioon nende jaoks üldse oluline. Muidugi on gravitatsioon ainult üks tegur ja muud tegurid, näiteks adhesioon või ujuvus, määravad selle, kas organism langeb näiteks laest või kui kaua kulub organismil maapinnale asumine.
Oleme juba pikka aega teada, et madala raskusastmega keskkonnas kahjustavad inimesi pikad perioodid. Astronaudid naasevad kosmosest lihaste atroofia ja vähenenud luumassiga. Need mõjud näivad aja jooksul süvenevat, nii et pikamaa kosmoselendude kavandamisel on oluline mõista gravitatsiooni mõju inimese füsioloogiale. Madala gravitatsiooni mõju uurimine kosmoselaevades ja kosmosejaamades on kallis. Kõik, kes on veetnud aega laboris töötades, teavad, et protseduuride korrektseks toimimiseks tuleb mitmeid katseid mitu korda ümber teha. Kui põhietapp katse tegemisel, näiteks rakkude reageerimisele raskusjõu puudumisele, on „eksperimenteerige katse kosmosesse ja hoidke seda seal kaks kuud“, võtab see väga kaua aega ja palju raha tulemuste saamiseks tuleb võib-olla mõtestada madala raskusastmega bioloogiat. Seetõttu oleks tore, kui meie Maa peal asuvates laboratooriumides oleks gravitatsioonivastane masin, kus katseid läbi viia ilma kosmoselendude kehtestatavate kulude ja ajakava piiranguteta.
Labori abil saab kaaluta olekut väikeses mahus simuleerida. Mitmete Euroopa asutuste teadlaste meeskond on kasutanud magnetilisust gravitatsiooni mõju tasakaalustamiseks rakulisel tasemel. Meetodit nimetatakse diamagnetiliseks levitatsiooniks. (Veel üks antigravitatsiooni simuleerimise meetod kasutab juhuslikku positsioneerimismasinat (RPM).) Mõningaid materjale - diamagnetilisi materjale - tõrjub magnetväli. Sellesse kategooriasse kuuluvad vesi ja enamik bioloogilisi kudesid. Nendele kudedele saab gravitatsiooni mõju korvamiseks rakendada väga võimsa magnetvälja, nii et molekulid, mis liiguvad rakkudes ringi ja teevad oma asja, teevad nii, nagu poleks neid mõjutav gravitatsioon. Värske uuringu kohaselt näib, et gravitatsioon mõjutab geeniekspressiooni. (Artikkel on avaldatud ajakirjas BMC Genomics ja on saadaval siin.)
Selles katses kasutatud magnet tekitab välja jõuga 11, 5 Tesla (T). Maa magnetväli on võrdne umbes 31 mikro-teslaga. Magnet, mis hoiab teie ostunimekirja teie külmkapis, on umbes 0, 005 Tesla, valjuhääldis olevad magnetid on tugevuse järgi umbes 1 kuni 2 Teslat ja meditsiinilise kuvamise jaoks mõeldud MRI või muu sarnase seadme magnetjõud on tavaliselt umbes 3 Teslat või vähem. Kui kinnitaksite oma külmiku külge 11, 5-teslase magneti, ei saaksite te seda välja kiskuda.
Selles katses kasutati magneti 22 päeva vältel puuviljakärbeste levitamiseks, kuna need arenesid embrüodest vastseteks papadeni ja lõpuks täiskasvanuteks. Kärbseid hoiti teatud kaugusel magnetist kõrgemal, kus magneti netomõjuv mõju veele ja teistele molekulidele oli gravitatsiooni mõjuga võrdne ja sellega vastupidine. Teised kärbsed paigutati magneti alla samale kaugusele, kus nad kogesid Maa gravitatsiooni kahekordset ekvivalenti.
Uuringus vaadeldi, kuidas geenide ekspressioon erines sõltuvalt simuleeritud gravitatsiooniväljast ja ka tugevast magnetväljast, mis ei jäljendanud gravitatsiooni muutust. Maa gravitatsiooni kahekordistumine muutis 44 geeni ekspressiooni ja gravitatsiooni tühistamine muutis enam kui 200 geeni ekspressiooni. Ainult magnetväli mõjutas veidi vähem kui 500 geeni, geenide ekspressioon kas suurenes või vähenes. Teadlased suutsid magnetilisuse mõju lahutada suurenenud või vähenenud gravitatsiooni mõjudest ja eraldada seega, millised geenid tundusid kõige raskusjõu muutuste suhtes kõige tundlikumad. Teadlaste sõnul mõjutasid kärbeste geeniregulatsiooni nii magnetväli kui ka muutunud gravitatsioon. Selle tulemusi võib näha kärbeste käitumises ja edukas paljunemissageduses. Ainuüksi magnetväli suutis 60% võrra häirida täiskasvanud kärbeste arvu munarakust. Muudetud gravitatsiooni ja magneti kooskõlastatud pingutusel oli aga palju silmatorkavam mõju, vähendades munade elujõulisust alla 5%. "
Kõige enam mõjutati geene, mis osalesid ainevahetuses, immuunsussüsteemi reageerimises seentele ja bakteritele, soojusvastuse geenides ja raku signaaligeenides. See näitab, et gravitatsiooni mõju loomade arengule on sügav.
Selle uurimistöö kõige olulisem tulemus on tõenäoliselt kontseptsiooni tõestamine: See näitab, et seda tehnikat saab kasutada madala gravitatsiooni mõju uurimiseks bioloogilistele protsessidele. Võib oodata täpsemaid tulemusi, mis teavitavad meid konkreetsetest protsessidest, mida raskusjõud muudab, ja võib-olla töötada välja viise, kuidas tasakaalustada seda mõju inimestele või teistele organismidele pikamaa-kosmoselendudel. Lõpuks võime ehk saata puuviljakärbse Marsile ja selle turvaliselt tagasi saata.
Herranz, R., Larkin, O., Dijkstra, C., Hill, R., Anthony, P., Davey, M., räästad, L., van Loon, J., Medina, F., ja Marco, R (2012). Mikrogravitatsiooni simulatsioon diamagnetilise levitatsiooni abil: tugeva gradiendiga magnetvälja mõju Drosophila melanogasteri BMC Genomics transkriptsiooniprofiilile, 13 (1) DOI: 10.1186 / 1471-2164-13-52
