Несколько исследований предположили, что космические риски центральную нервную систему (ЦНС) и другие сложные последствия для здоровья. Однако искусственная гравитация, по-видимому, обеспечивает некоторую защиту от этих изменений, согласно недавним результатам исследования, проведенного на Земле. Международная космическая станция с помощью плодовых мушек.
Плодовые мушки — идеальный организм для такого рода исследований из-за их сходства с людьми. Между клеточными и молекулярными процессами мух и людей существует значительное совпадение. Почти 75 % генов, вызывающих болезни человека, являются общими для плодовых мушек, а это означает, что чем больше мы узнаем о плодовых мушках, тем больше информации остается у ученых для изучения того, как космическая среда может повлиять на здоровье человека.
В этом эксперименте ученые доставляли мух на космическую станцию в течение месяца на недавно разработанном оборудовании, известном как Многофункциональная платформа с переменной гравитацией (MVP), которая может удерживать мух в различной степени тяжести. вес. Мухи в этом оборудовании имели доступ к свежей пище, пока они жили и размножались. Используя отдельные отсеки, MVP позволил разделить разные поколения мух.
Центрифуга, устройство, которое вращается для воспроизведения гравитации, использовалась для моделирования гравитации Земли для другой группы, подвергая их воздействию искусственной гравитации. Камеры в аппаратных средствах зафиксировали поведение этих «флайонавтов», пока они находились на космической станции. Некоторые замороженные мухи были возвращены на Землю, чтобы исследовать экспрессию их генов.
Мухи были доставлены обратно в Эймс для дополнительных исследований, когда они вернулись на Землю на космическом корабле SpaceX Dragon, который приводнился в небе. Тихий океан. После прибытия мух исследователи из Эймса в течение двух дней безостановочно работали над их сортировкой и оценкой их поведения и биохимии. Те же анализы были проведены на группе мух, содержащихся на Земле, в качестве контрольного эксперимента, чтобы обеспечить основу для сравнения данных «летающих летательных аппаратов».
Это первое в своем роде исследование, в котором применяется комплексный подход к изучению того, как космическая среда влияет на нервную систему. Ученые наблюдали за поведением мух, наблюдая за их движениями, когда они перемещались в своей среде обитания, за изменениями на клеточном уровне в мозгу мух, за тем, как модификации экспрессии генов влияют на нервную систему и за многим другим.
Ученые отметили, «Наблюдаемые изменения проявлялись во многих формах, некоторые из них легко увидеть, просто взглянув на камеры, установленные в отсеках MVP, другие требуют дальнейшего изучения по возвращении на Землю. Изучаемое поведение включало активность в полете и способность лазать по возвращению на Землю. У мух есть естественная реакция взбираться вверх по своему контейнеру, если их постучать, и это использовалось в качестве проверки их способностей после полета. Мухи в условиях микрогравитации были более активны, чем в искусственной земной гравитации, но также испытывали трудности во время этого теста на восхождение после возвращения на Землю».
Неврологические нарушения у мух, подвергшихся воздействию микрогравитации, были обнаружены в ходе более тщательного исследования, проведенного сразу после приземления. После возвращения на Землю мухи старели по-разному в зависимости от того, использовали ли они искусственную гравитацию в космосе. Они столкнулись с трудностями, подобными мухам в условиях микрогравитации, хотя и менее серьезными.
Результаты этого исследования показывают, что космический полет вызывает стресс в клетках мух, что приводит к негативным поведенческим и неврологическим последствиям, а также к изменениям экспрессии генов в клетках мух. мозг мухи. Тем не менее, искусственная гравитация может временно облегчить трудности, которые микрогравитация в космосе вызывает для нервной системы плодовой мушки, даже если есть долгосрочные осложнения для здоровья.
Доктор Сиддхита Мхатре, старший научный сотрудник KBR Wyle в Ames и автор опубликованной статьи, — сказал, «Поскольку плодовые мушки и люди — очень разные организмы, несмотря на их генетическое совпадение, эти результаты не могут прямо говорить о том, что люди будут испытывать в течение всей жизни в космосе, но они открывают путь ученым для разработки способов защиты космонавтов. поскольку они путешествуют в пункты назначения с различными уровнями гравитации в будущем».
«В связи с предстоящими длительными дальними космическими миссиями, в которых астронавты будут подвергаться воздействию различных уровней гравитации, крайне важно, чтобы мы понимали влияние измененной гравитации на неврологическую функцию. Если мы сможем использовать искусственную гравитацию, чтобы отсрочить дефицит, связанный с космосом, возможно, мы сможем продлить сроки будущих миссий. А полеты в космос вместе с астронавтами помогут нам продолжить наши усилия по сохранению здоровья астронавтов».
Справочник журнала:
- Siddhita D. Mhatre et al., Искусственная гравитация частично защищает вызванный космосом неврологический дефицит у Drosophila melanogaster, Cell Reports (2022). ДОИ: 10.1016 / j.celrep.2022.111279
