A gravitáció potenciálisan befolyásolja a Föld minden biológiai folyamatát, annak ellenére, hogy ezt nehéz lehet elhinni, miközben a mennyezetünkön járó legyekkel nézünk, mintha a gravitáció egyáltalán nem számított számukra. A gravitáció természetesen csak egy tényező, és más tényezők, mint például a tapadás vagy a felhajtóerő, meghatározzák, vajon egy organizmus leesik-e a mennyezetről, mondjuk, vagy mennyi ideig tart egy szervezetnek a talajhoz történő telepítése.
Régóta tudjuk, hogy az alacsony súlyú környezetben az embereket hosszú ideig károsítja. Az űrhajósok visszatérnek az űrből izom atrófiával és csökkent csonttömeggel. Ezek a hatások úgy tűnik, hogy az idő múlásával egyre romlanak, tehát a távolsági űrrepülések tervezésekor elengedhetetlen a gravitáció emberi fiziológiára gyakorolt hatásainak megértése. Az alacsony gravitáció hatásának tanulmányozása az űrhajókban és az űrállomásokon drága. Bárki, aki időt töltött egy laboratóriumi munkában, tudja, hogy számos kísérletet többször át kell végezni, hogy az eljárások megfelelően működjenek. Ha egy kísérlet elvégzésének fő lépése, mondjuk a sejtek gravitációs hiányra adott reakciója, az az, hogy „lőjük a kísérletet az űrbe és tartsuk ott két hónapig”, akkor nagyon hosszú idő és sok pénz az eredmények eléréséhez szükség lehet az alacsony gravitációjú biológia értelmezésére. Ezért jó lenne, ha a Földhöz kötött laboratóriumokban van egy gravitációgátló gép, amely kísérleteket végezhet az űrrepülés költségei és ütemezési korlátozásai nélkül.
Van mód arra, hogy a súlytalanságot a laboratóriumban kis léptékben szimulálja. Számos európai intézmény kutatócsoportja felhasználta a mágiaképességet, hogy ellensúlyozza a gravitáció sejtszintű hatásait. A módszert diamagnetikus lebegtetésnek nevezzük. (Az antigravitáció szimulálására szolgáló másik módszer egy „Random Positioning Machine” (RPM).) Egyes anyagokat - diamagnetikai anyagokat - egy mágneses mező taszít. A víz és a legtöbb biológiai szövet ebbe a kategóriába tartozik. Ezekre a szövetekre egy nagyon erős mágneses mező alkalmazható a gravitáció hatásainak kiegyenlítésére, tehát a molekulák, amelyek körül mozognak, és a sejtekben csinálják a dolgukat, úgy hatnak, mintha nem lenne rájuk ható gravitáció. Egy nemrégiben készült tanulmány szerint úgy tűnik, hogy a gén expresszióját befolyásolja a gravitáció. (A cikk a BMC Genomics kiadványban található és itt érhető el.)
Az ebben a kísérletben alkalmazott mágnes 11, 5 tesla (T) erővel rendelkező mezőt hoz létre. A Föld mágneses tere körülbelül 31 mikro Tesla-nak felel meg. A bevásárló listát a hűtőszekrényt tartó mágnes körülbelül 0, 005 Tesla, a hangszóró mágnesei erőssége kb. 1–2 Tesla, az MRI vagy hasonló eszköz mágneses erője orvosi képalkotáshoz általában körülbelül 3 Tesla vagy Kevésbé. Ha 11, 5 Teslas mágnest rögzítene a hűtőszekrényéhez, akkor nem tudná lefűzni.
Ebben a kísérletben a mágnest arra használták, hogy 22 napig „lebegtesse” a gyümölcslegyeket, amikor az embriókról a lárvákig a bábukig és végül a felnőttekké fejlődtek. A legyeket bizonyos távolságra tartottuk a mágnes felett, ahol a mágnes nettó visszatükröző hatása a vízre és más molekulákra egyenlő volt és ellentétes a gravitáció hatásaival. A többi legyet ugyanabban a távolságban helyezték el a mágnes alá, ahol a Föld gravitációjának kétszeresének felel meg.
A tanulmány azt vizsgálta, hogy a gének expressziója hogyan különbözik a szimulált gravitációs tértől, valamint egy erős mágneses mezőtől, amely nem szimulálja a gravitáció változását. A Föld gravitációjának megduplázása megváltoztatta a 44 gén expresszióját, és a gravitáció megszüntetése több mint 200 gén expresszióját változtatta meg. Alig 500 gént érintett a mágneses mező önmagában, a gének expressziója pedig növekedett vagy csökkent. A kutatók képesek voltak kivonni a mágnesesség hatásait a megnövekedett vagy csökkent gravitáció hatásaiból, és így elkülönítették, mely gének tűntek a legérzékenyebbnek csak a gravitáció változásaira. A kutatók szerint: „A mágneses mezőnek és a megváltozott gravitációnak is volt hatása a legyek génszabályozására. Ennek eredményei láthatóak a légy viselkedésében és a sikeres szaporodási arányokban. Csak a mágneses mező képes 60% -kal megzavarni a felnőtt legyek számát egy tojáscsoportból. A megváltozott gravitáció és a mágnes összehangolt erőfeszítései azonban sokkal feltűnőbb hatást fejtettek ki, a tojás életképességének kevesebb mint 5% -ra csökkentve. "
A leginkább érintett gének azok voltak, amelyek részt vesznek az anyagcserében, az immunrendszer gombákra és baktériumokra adott válaszában, hőreaktiváló génekben és a sejtjelző génekben. Ez azt jelzi, hogy a gravitációnak az állatok fejlődési folyamatára gyakorolt jelentős hatása van.
A kutatás legfontosabb eredménye valószínűleg a koncepció bizonyítása: Megmutatja, hogy ez a technika felhasználható az alacsony gravitáció biológiai folyamatokra gyakorolt hatásainak tanulmányozására. Finomabb eredményekre számíthatunk, amelyek tájékoztatnak bennünket a gravitáció által megváltoztatott specifikus folyamatokról, és esetleg kidolgozhatják az emberekre vagy más szervezetekre gyakorolt hatások ellensúlyozásának lehetőségeit a távoli űrrepülés során. Végül előfordulhat, hogy egy gyümölcslegyet elküldünk a Marsra, és biztonságosan visszajuttathatjuk.
Herranz, R., Larkin, O., Dijkstra, C., Hill, R., Anthony, P., Davey, M., Eaves, L., van Loon, J., Medina, F., és Marco, R. (2012). Mikrogravitációs szimuláció diamagnetikus lebegéssel: egy erős gradiens mágneses mező hatása a Drosophila melanogaster BMC Genomics transzkripciós profiljára, 13 (1) DOI: 10.1186 / 1471-2164-13-52
