Гравитација потенцијално утиче на све биолошке процесе на Земљи, иако је ово можда тешко веровати док гледамо како мухе ходају по нашим плафонима као да им гравитација уопште није битна. Наравно, гравитација је само један од фактора, а други фактори попут адхезије или узгона одређују да ли организам пада са плафона, рецимо, или колико времена је потребно да се организам насели на земљу.
Одавно знамо да људи дугу периоду наносе штету у окружењима ниске гравитације. Астронаути се враћају из свемира са атрофијом мишића и смањеном коштаном масом. Чини се да се ови ефекти с временом погоршавају, па је разумевање ефеката гравитације на људску физиологију кључно код планирања свемирских летова на велике удаљености. Проучавање ефеката ниске гравитације у свемирским бродицама и свемирским станицама је скупо. Свако ко је провео време радећи у лабораторији зна да се многи експерименти морају изнова изнова понављати само да би процедуре правилно функционисале. Ако је кључни корак у спровођењу експеримента на, рецимо, одговор ћелија на недостатак гравитације, „упуцати експеримент у свемир и задржати га на два месеца“, тада ће вам требати много времена и много новца да би се постигли резултати можда ће требати смисла биологија мале гравитације. Због тога би било добро да у нашим лабораторијама везаним за Земљу постоји антигравитациона машина која би покренула експерименте без трошкова и заказивања ограничења која намећу свемирски лет.
Постоји начин да се симулира безтежност на малом обиму у лабораторији. Тим истраживача из неколико европских институција користио је магнетизам да би надокнадио ефекте гравитације на ћелијском нивоу. Метода се назива дијамагнетна левитација. (Друга метода за симулацију антигравитације користи „машине за случајно позиционирање“ (РПМ).) Неки материјали - дијагностички материјали - се одбијају магнетним пољем. Вода и већина биолошких ткива спадају у ову категорију. На ова ткива се може применити веома моћно магнетно поље да би се надокнадили ефекти гравитације, тако да се молекули који се крећу и раде своје ствари унутар ћелија раде као да на њих нема гравитације. Према недавном истраживању, чини се да на експресију гена утиче и гравитација. (Рад је објављен у БМЦ Геномицс и доступан је овде.)
Магнет коришћен у овом експерименту ствара поље са снагом од 11, 5 Тесла (Т). Земљино магнетно поље је једнако око 31 микро Тесла. Магнет који вашу листу за куповину држи у фрижидеру износи око .005 Тесла, магнети у звучнику су око 1 до 2 Тесла, а магнетна сила МРИ или сличног уређаја за медицинско снимање је обично око 3 Тесла или мање. Да на свој фрижидер причврстите магнет од 11, 5 Тесла, не бисте га могли извући.
У овом експерименту, магнет је коришћен за „левитацију“ воћних муха током 22 дана док су се развили из ембриона у ларве до пупа и на крају код одраслих. Мухе су се држале на одређеној удаљености изнад магнета, где је нето одбојни ефекат магнета на воду и остале молекуле био једнак и супротан ефектима гравитације. Остале мухе су смештене испод магнета на истој удаљености, где су искусиле еквивалент двоструке гравитације Земље.
Студија је испитивала како се експресија гена разликује у зависности од симулираног гравитационог поља, као и у јаком магнетном пољу које није симулирало промену гравитације. Удвостручењем Земљине гравитације променио се израз 44 гена, а отказивањем гравитације променио се израз више од 200 гена. Нешто мање од 500 гена било је под утицајем само магнетног поља, при чему је експресија гена или повећана или смањена. Истраживачи су успели да одузму ефекте магнетизма од ефеката повећане или смањене гравитације и на тај начин издвоје који гени су најосетљивији само на промене гравитације. Према истраживачима, „И магнетно поље и измењена гравитација утицали су на регулацију гена за мухе. Резултати тога се могу видети у понашању муха и успешној стопи репродукције. Само магнетно поље је могло да поремети број одраслих муха из групе јаја за 60%. Међутим, заједнички напор измењене гравитације и магнета имао је много упечатљивији ефекат, смањујући одрживост јаја на мање од 5%. "
Највише погођени гени били су они који су укључени у метаболизам, одговор имуног система на гљивице и бактерије, гени који реагују на топлоту и гени ћелијске сигнализације. Ово указује да су ефекти гравитације на развојни процес код животиња дубоки.
Најважнији исход овог истраживања вероватно је доказ концепта: Он показује да се ова техника може користити за проучавање утицаја мале гравитације на биолошке процесе. Можемо очекивати прецизније резултате који нас обавештавају о специфичним процесима који су промењени гравитацијом, и евентуално развити начине компензације тих ефеката на људе или друге организме на свемирском лету на велике удаљености. На крају ћемо можда успети да пошаљемо воћну муху на Марс и да је сигурно вратимо.
Херранз, Р., Ларкин, О., Дијкстра, Ц., Хилл, Р., Антхони, П., Давеи, М., Еавес, Л., ван Лоон, Ј., Медина, Ф., анд Марцо, Р . (2012). Симулација микрогравитације дијамагнетном левитацијом: ефекти јаког градијентног магнетног поља на транскрипциони профил Дросопхила меланогастер БМЦ Геномицс, 13 (1) ДОИ: 10.1186 / 1471-2164-13-52
