Ученые центрифугировали плодовых мушек и обнаружили их устойчивость к воздействию 13G.

Человек способен выдерживать лишь кратковременные воздействия экстремальной гравитационной силы. Пилоты-истребители тренируются, чтобы выдерживать высокие перегрузки, но даже им трудно справляться с перегрузками более 9G. При более высоких уровнях перегрузки кровь оттекает от мозга, вызывая потерю сознания в течение нескольких секунд. Длительное воздействие остается опасным и плохо изученным, особенно во время космических полетов и входа в атмосферу. Теперь новое исследование Калифорнийского университета […]

Человек способен выдерживать лишь кратковременные воздействия экстремальной гравитационной силы. Пилоты истребителей тренируются, чтобы выдерживать высокие перегрузки, но даже им трудно переносить перегрузки свыше 9G. При более высоких уровнях происходит отток крови от мозга, что приводит к потере сознания в течение нескольких секунд. Длительное воздействие остается опасным и плохо изученным, особенно во время космических полетов и входа в атмосферу.

Новое исследование Калифорнийского университета в Риверсайде предполагает, что биология может быть более адаптивной, чем ожидалось. Ученые подвергли плодовых мушек воздействию силы тяжести до 13G с помощью центрифуги. Вместо того чтобы погибнуть, насекомые выжили, размножились и в конечном итоге восстановили нормальное поведение.

прикрепление мух к крайним положениям

Исследователи использовали специально разработанную центрифугу для имитации гипергравитации. Установка имитировала силы, значительно превышающие силу притяжения Земли. Команда отслеживала движение с помощью инфракрасных датчиков и испытаний на выносливость.

«Центрифуга похожа на карусель, — сказал Арумугам Амог. — Чем быстрее вы едете, тем сильнее чувствуете притяжение. Это и есть гипергравитация».

Результаты удивили исследователей. При уровне 4G мухи становились очень активными через 24 часа. При более высоких уровнях, таких как 7G, 10G и 13G, активность резко падала.

«Когда мухи в течение 24 часов испытывали гравитацию, в четыре раза превышающую земную, или 4G, они становились гиперактивными», — сказала Исабель Хиральдо. «Но при более высоких уровнях 7G, 10G и 13G картина менялась на противоположную: вместо того, чтобы становиться гиперактивными, мухи становились менее активными и меньше лазали».

Изменение поведения, затем восстановление.

Команда не ограничилась кратковременным воздействием. Они отслеживали мух на протяжении всей их жизни и даже в разных поколениях. После 24 часов в условиях 4G мухи оставались гиперактивными в течение нескольких недель. В конце концов, они вернулись к нормальному поведению. Мухи, подвергшиеся воздействию более высокой гравитации, также со временем восстанавливались.

Полученные результаты указывают на систему, которая адаптируется к стрессу, а не дает сбой. Мозг может корректировать способы использования энергии.

«Мы считаем, что наблюдаемый нами эффект напрямую влияет на принятие мозгом решений, касающихся использования энергии и движения, — сказал Арумугам Амог. — Он помогает определить, следует ли действовать или экономить энергию».

Исследователи также отметили изменения в накоплении жира и метаболизме. Потребление энергии возрастало и снижалось в зависимости от двигательной активности.

Последствия для космических путешествий

Данное исследование позволяет по-новому взглянуть на то, как гравитация влияет на биологию. Большая часть исследований была сосредоточена на микрогравитации в космосе. Эта работа рассматривает противоположную крайность.

Команда даже выращивала плодовых мушек в течение 10 поколений в условиях гипергравитации. Насекомые жили, спаривались и размножались в условиях постоянного стресса. Такая долговременная устойчивость ставит под сомнение предположения об экстремальных условиях окружающей среды.

Полученные результаты могут помочь ученым понять, как человеческий организм реагирует на условия высоких перегрузок. Это касается, в частности, пилотов истребителей и астронавтов, возвращающихся на Землю.

«Я думаю, что наше исследование действительно своевременно», — сказал Хиральдо. «Понимание связи между гравитацией, физиологией и потреблением энергии будет становиться все более важным по мере того, как космические путешествия в будущем станут все более распространенными».

По мере того, как миссии, подобные «Артемида II», продвигают человечество все дальше в космос, понимание воздействия гравитации становится критически важным. Исследования показывают, что жизнь может адаптироваться лучше, чем ожидалось, — даже под воздействием сил, которые кажутся экстремальными.

Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Experimental Biology.

Sourse: interestingengineering.com