·
·
Технологии и наука
В открытии, которое бросает вызов предположениям о биологических пределах, ученые из Калифорнийского университета в Риверсайде обнаружили, что плодовые мушки могут не только выживать, но и адаптироваться к экстремальной гипергравитации. Исследование, опубликованное недавно, подвергло насекомых воздействию гравитационных сил до 13G, уровня, намного превышающего то, что обычно могут выдержать люди.
В открытии, которое бросает вызов предположениям о биологических пределах, ученые из Калифорнийского университета в Риверсайде обнаружили, что плодовые мушки могут не только выживать, но и адаптироваться к экстремальной гипергравитации. Исследование, опубликованное недавно, подвергло насекомых воздействию гравитационных сил до 13G, уровня, намного превышающего то, что обычно могут выдержать люди.
В то время как пилоты истребителей тренируются выдерживать кратковременные перегрузки до 9G до потери сознания, эти крошечные организмы продемонстрировали удивительную устойчивость, размножаясь и в конечном итоге восстанавливая нормальное поведение даже после длительного воздействия таких интенсивных условий.
Для проведения своего исследования исследовательская группа использовала специально сконструированную центрифугу, предназначенную для имитации условий гипергравитации, значительно более сильных, чем естественное притяжение Земли. Модели движения плодовых мушек тщательно отслеживались с помощью передовых инфракрасных датчиков и тестов на ползание.
"Центрифуга похожа на карусель, — объяснил Арумугам Амогх, один из исследователей. — Чем быстрее вы едете, тем сильнее вас тянет наружу. Это гипергравитация."
Первоначальные результаты показали удивительную закономерность. После 24 часов при 4G плодовые мушки проявляли гиперактивность. Однако по мере увеличения гравитационной силы до 7G, 10G и даже 13G их уровень активности резко снижался.
"Когда мушки испытывали четырехкратную гравитацию Земли, или 4G, в течение 24 часов, они становились гиперактивными, — сказала Изабель Хиральдо, еще один исследователь в команде. — Но при более высоких уровнях 7G, 10G и 13G картина менялась на противоположную: вместо того чтобы становиться гиперактивными, мушки становились менее активными и меньше ползали."
Исследование выходило за рамки краткосрочных наблюдений, отслеживая мушек на протяжении всей их жизни и даже в нескольких поколениях. Несмотря на первоначальные поведенческие изменения, мушки, подвергшиеся гипергравитации, включая тех, кто при 4G оставался гиперактивным в течение нескольких недель, в конечном итоге со временем вернулись к своему нормальному поведению.
Это восстановление предполагает, что биологическая система способна адаптироваться в условиях сильного стресса, а не поддаваться ему. Исследователи предполагают, что мозг может регулировать использование энергии в ответ на гравитационные изменения.
"Мы считаем, что гравитация напрямую влияет на принятие мозгом решений относительно использования энергии и движения, — отметил Амогх. — Она помогает определить, действовать или экономить энергию."
Дальнейшие наблюдения выявили соответствующие изменения в запасах жира и скорости метаболизма мушек, что указывает на прямую связь между расходом энергии и моделями движения в различных гравитационных условиях.
Это исследование предлагает новые важные идеи о том, как гравитация влияет на биологические системы, в частности, сосредоточиваясь на эффектах гипергравитации — в отличие от многих существующих исследований, которые концентрируются на микрогравитации, испытываемой в космосе.
Примечательно, что команда успешно вырастила плодовых мушек в течение десяти последовательных поколений в условиях постоянной гипергравитации. Эти насекомые жили, спаривались и успешно размножались в условиях постоянного стресса, бросая вызов предыдущим предположениям о долгосрочной жизнеспособности жизни в экстремальных условиях.
Эти результаты имеют значительные последствия для понимания того, как человеческий организм может реагировать на условия высокой перегрузки, что актуально для пилотов истребителей и астронавтов во время космических полетов и возвращения на Землю. Поскольку амбициозные миссии, такие как Artemis II, нацелены на отправку людей дальше в космос, понимание всего спектра воздействия гравитации становится все более важным.
"Я думаю, что наше исследование очень своевременно, — прокомментировала Хиральдо. — Связь между гравитацией, физиологией и использованием энергии будет становиться все более важной для понимания по мере того, как космические путешествия станут более распространенными в будущем."
Исследование было опубликовано в Journal of Experimental Biology.
