https://frosthead.com

Antigravitacijski stroj za leviranje sadnih muh

Gravitacija potencialno vpliva na vse biološke procese na Zemlji, čeprav je to težko verjeti, medtem ko opazujemo muhe, ki se sprehajajo po naših stropih, kot da jim gravitacija sploh ni pomembna. Seveda je gravitacija le en dejavnik, drugi dejavniki, kot sta oprijem ali vzgon, pa določajo, ali organizem pade s stropa, recimo, ali koliko časa je potrebno, da se organizem naseli na tla.

Že dolgo vemo, da v dolgih obdobjih človeka v okolju z nizko gravitacijo škodujejo. Astronavti se vračajo iz vesolja z mišično atrofijo in zmanjšano kostno maso. Zdi se, da se ti učinki sčasoma slabšajo, zato je razumevanje vplivov gravitacije na človekovo fiziologijo nujno pri načrtovanju vesoljskih poletov na dolge razdalje. Preučevanje učinkov nizke teže v vesoljskih plovnih in vesoljskih postajah je drago. Vsak, ki je čas delal v laboratoriju, ve, da je treba številne poskuse večkrat ponoviti, da bi postopki pravilno delovali. Če je ključni korak pri izvedbi eksperimenta na, recimo, odziv celic na pomanjkanje gravitacije, "poskus izstreli v vesolje in ga tam zadrži dva meseca", potem bo trajalo zelo dolgo in veliko denarja da bi dobili rezultate, bi morda bilo treba imeti smisel za nizko gravitacijsko biologijo. Zato bi bilo dobro, da bi v naših laboratorijih, povezanih z Zemljo, imeli protigravitacijski stroj, ki bi lahko izvajal poskuse brez stroškov in časovnih omejitev, ki jih nalaga vesoljski polet.

ResearchBlogging.org Obstaja način za simulacijo breztežnosti v majhnem obsegu v laboratoriju. Skupina raziskovalcev iz več evropskih institucij je uporabila magnetizem za izravnavo učinkov gravitacije na celični ravni. Metoda se imenuje diamagnetna levitacija. (Druga metoda za simulacijo protigravitacije uporablja „Naključni pozicionirni stroj“ (RPM).) Nekatere materiale - diamagnetne materiale - odbija magnetno polje. V to kategorijo spadajo voda in večina bioloških tkiv. Na ta tkiva lahko uporabimo zelo močno magnetno polje, da izravnamo učinke gravitacije, tako da se molekule, ki se gibljejo in delajo svoje stvari znotraj celic, počnejo tako, kot da na njih ne deluje gravitacija. Po nedavni raziskavi se zdi, da na izražanje genov vpliva gravitacija. (Članek je objavljen v BMC Genomics in je na voljo tukaj.)

Magnet, uporabljen v tem poskusu, ustvari polje s silo 11, 5 Tesla (T). Zemljino magnetno polje je enako približno 31 mikro Teslam. Magnet, ki drži vaš nakupovalni seznam v vašem hladilniku, je približno 0, 05 Tesla, magneti v zvočniku so od 1 do 2 Tesla, magnetna sila MRI ali podobne naprave za medicinsko slikanje pa je običajno približno 3 Tesla oz. manj. Če bi na svoj hladilnik pritrdili magnet velikosti 11, 5 Tesla, ga ne bi mogli iztrgati.

V tem poskusu so magnet uporabljali za "levitacijo" sadnih muh 22 dni, ko so se razvile iz zarodkov v ličinke do mladičev in na koncu tudi pri odraslih. Muhe so se zadrževale na določeni razdalji nad magnetom, kjer je bil neto odbijajoč učinek magneta na vodo in druge molekule enak učinkom gravitacije in nasproten njim. Druge muhe so bile postavljene pod magnet na isti razdalji, kjer so doživele enakovredno dvojno gravitacijo Zemlje.

Študija je proučevala, kako se izražanje genov razlikuje glede na simulirano gravitacijsko polje kot tudi na močno magnetno polje, ki ni simuliralo spremembe gravitacije. Podvojitev Zemljine gravitacije je spremenila izražanje 44 genov, preklic gravitacije pa je spremenil izraz več kot 200 genov. Samo na magnetno polje je vplivalo nekaj manj kot 500 genov, pri čemer se je izražanje genov povečalo ali zmanjšalo. Raziskovalci so lahko učinke magnetizma odšteli od učinkov povečane ali zmanjšane gravitacije in tako izolirali, kateri geni so bili najbolj občutljivi na spremembe v gravitaciji. Po mnenju raziskovalcev so "tako magnetno polje kot spremenjena gravitacija vplivali na regulacijo genov za muhe. Rezultati tega so vidni v vedenju muh in uspešnem razmnoževanju. Samo magnetno polje je lahko zmanjšalo število odraslih muh iz serije jajc za 60%. Vendar sta imela usklajena prizadevanja spremenjene gravitacije in magneta veliko bolj osupljiv učinek, saj sta zmanjšala sposobnost jajčec na manj kot 5%. "

Najbolj prizadeti geni so bili tisti, ki sodelujejo pri presnovi, odzivu imunskega sistema na glive in bakterije, genih za odziv na toploto in genih za celično signalizacijo. To kaže, da so učinki gravitacije na razvojni proces pri živalih globoki.

Najpomembnejši rezultat te raziskave je verjetno koncept: dokazuje, da se ta tehnika lahko uporablja za preučevanje učinkov nizke težnosti na biološke procese. Pričakujemo lahko bolj izpopolnjene rezultate, ki nas bodo seznanili s specifičnimi procesi, ki jih spreminja gravitacija, in morda razvili načine za izravnavo teh učinkov na ljudi ali druge organizme pri vesoljskih poletih na dolge razdalje. Sčasoma bomo morda na Mars poslali sadno muho in jo varno vrnili.

Herranz, R., Larkin, O., Dijkstra, C., Hill, R., Anthony, P., Davey, M., Eaves, L., van Loon, J., Medina, F., & Marco, R . (2012). Mikrogravitacijska simulacija z diamagnetno levitacijo: učinki močnega gradientnega magnetnega polja na transkripcijski profil Drosophila melanogaster BMC Genomics, 13 (1) DOI: 10.1186 / 1471-2164-13-52

Antigravitacijski stroj za leviranje sadnih muh