Det har flere undersøgelser antydet rumflyvningsrisici centralnervesystemet (CNS) og andre komplekse sundhedseffekter. Imidlertid ser kunstig tyngdekraft ud til at give en vis beskyttelse mod disse ændringer, ifølge nylige resultater fra en undersøgelse udført på International rum Station ved hjælp af frugtfluer.
Frugtfluer er den ideelle organisme til denne form for forskning på grund af deres ligheder med mennesker. Der er et betydeligt overlap mellem de cellulære og molekylære processer hos fluer og mennesker. Næsten 75 % af de gener, der forårsager sygdomme hos mennesker, deles af frugtfluer, hvilket betyder, at jo mere vi lærer om frugtfluer, jo mere information har forskerne til at undersøge, hvordan rummiljø kan påvirke menneskers sundhed.
I dette eksperiment fløj forskere fluer til rumstationen i en måned i et nyudviklet stykke hardware kendt som Multi-use Variable-gravity Platform (MVP), som kan holde fluer i forskellige grader af tyngdekraften. Fluerne i denne hardware havde adgang til frisk mad, mens de levede og reproducerede. Ved at bruge forskellige rum tillod MVP'en at adskille forskellige generationer af fluer.
En centrifuge, en enhed, der roterer for at kopiere tyngdekraften, blev brugt til at simulere Jordens tyngdekraft for en anden gruppe, og udsætte dem for kunstig tyngdekraft. Kameraer i hardwaren fangede disse "flyonauters" adfærd, mens de var på rumstationen. Nogle frosne fluer blev bragt tilbage til Jorden for at undersøge deres genekspression.
Fluerne blev fløjet tilbage til Ames for yderligere forskning, da de vendte tilbage til Jorden i et SpaceX Dragon-rumskib, der plaskede ned i Stillehavet. Efter fluerne ankom, arbejdede forskere ved Ames nonstop i to dage for at sortere dem og evaluere deres adfærd og biokemi. De samme analyser blev kørt på et sæt fluer holdt på Jorden som et kontroleksperiment for at give en baseline til at sammenligne dataene fra "flyonauterne."
Dette er den første af sin slags undersøgelse, der tager en integreret tilgang til, hvordan rummiljøet påvirker nervesystemet. Forskere observerede fluers adfærd ved at observere deres bevægelser, mens de bevægede sig rundt i deres habitat, ændringer på celleniveau i fluehjernen, hvordan genekspressionsmodifikationer påvirker nervesystemet og mere.
Forskere bemærkede, "Iagttaget ændringer kom i mange former, nogle lette at se blot ved at se på kameraerne inkluderet i MVP's rum, andre som krævede yderligere undersøgelser om tilbagevenden til Jorden. Den undersøgte adfærd omfattede flyveaktivitet og klatreevne ved tilbagevenden til Jorden. Fluer har en naturlig reaktion på at klatre op i deres container, når de bankes ned, og dette blev brugt som en test af deres evner efter flyvningen. Fluer i mikrotyngdekraft var mere aktive end dem i den kunstige jordtyngdekraft, men viste også vanskeligheder under denne klatretest efter at være vendt tilbage til Jorden."
Neurologiske abnormiteter hos fluer udsat for mikrogravitation blev opdaget af en mere grundig undersøgelse udført lige efter landing. Efter at have vendt tilbage til Jorden, ældes fluerne forskelligt afhængigt af, om de havde brugt kunstig tyngdekraft, mens de var i rummet. De konfronterede vanskeligheder svarende til fluerne i mikrogravitation, selvom de var mindre alvorlige.
Resultaterne fra denne undersøgelse tyder på, at rumflyvning forårsager stress i fluens celler, der fører til negative adfærdsmæssige og neurologiske påvirkninger, såvel som ændringer i genekspression i fluens hjerne. Imidlertid kan kunstig tyngdekraft midlertidigt afhjælpe de vanskeligheder, som mikrotyngdekraften i rummet forårsager på nervesystemet hos en frugtflue, selvom der stadig er langsigtede helbredskomplikationer.
Dr. Siddhita Mhatre, seniorforsker fra KBR Wyle ved Ames og forfatter til det offentliggjorte papir, sagde, "Fordi frugtfluer og mennesker er meget forskellige organismer, på trods af deres genetiske overlapninger, kan disse resultater ikke tale direkte til, hvad mennesker vil opleve i løbet af et helt liv i rummet - men det baner vejen for videnskabsfolk til at følge op, når de designer måder at beskytte astronauter på. når de rejser til destinationer med en række forskellige tyngdekraftsniveauer i fremtiden."
"Med de kommende langvarige dybe rummissioner, hvor astronauter vil blive udsat for forskellige niveauer af tyngdekraft, er det bydende nødvendigt, at vi forstår virkningerne af ændret tyngdekraft på neurologisk funktion. Hvis vi kan bruge kunstig tyngdekraft til at forsinke rumrelaterede underskud, kan vi måske forlænge de fremtidige missions tidslinjer. Og fluer i rummet, sammen med astronauterne, vil hjælpe med at fremme vores indsats for at holde astronauterne sunde."
Journal Reference:
- Siddhita D. Mhatre et al., Kunstig tyngdekraft beskytter delvist ruminducerede neurologiske underskud i Drosophila melanogaster, Rapporter Cell (2022). DOI: 10.1016/j.celrep.2022.111279
