Yapay yerçekimi uzayda biyoloji için kısmi koruma sağlar

Ay’a, Mars’a ve ötesine uzay yolculuğu, astronotları aşırı koşullara maruz bırakarak potansiyel sağlık sorunlarına neden olabilir. Gelecekteki uzun süreli görevlere hazırlanmak için NASA, uzayın etkilerinin – yerçekimi, radyasyon ve daha fazlasındaki değişikliklerin – “model organizmaları” veya biyolojik olarak insanlara benzeyen diğer yaşam türlerini nasıl etkilediğini araştırıyor. Uluslararası Uzay İstasyonunda meyve sineklerinin kullanıldığı bir araştırmadan elde edilen yeni bulgular, uzay yolculuğunun merkezi sinir sistemi üzerinde bir etkisi olduğunu, ancak yapay yerçekiminin bu değişikliklere karşı kısmi koruma sağladığını gösteriyor.

NASA’nın Kaliforniya’daki Silikon Vadisi’ndeki Ames Araştırma Merkezi’nde Üniversiteler Uzay Araştırmaları Derneği (USRA) proje bilimcisi Dr. Janani Iyer ve “Mikro yerçekimi merkezi sinir sistemi için risk oluşturuyor, bu da uzun süreli uzay yolculuğu için karşı önlemlerin gerekli olabileceğini düşündürüyor” dedi. bugün yayınlanan makalenin bir yazarı Hücre Raporları. “Ay’a ve Mars’a geri dönerken, mikro yerçekiminin zararlı etkilerini azaltmak, geleceğin kaşiflerini güvende tutmanın anahtarı olacak. Bu çalışma, yapay yerçekiminin uzaydaki koruyucu etkilerini araştırmak ve anlamak için doğru yönde atılmış bir adımdır. uzaydan döndükten sonra Dünya koşullarına adaptasyon.”

Meyve sinekleri, insanlara benzerlikleri nedeniyle bu tür araştırmalar için ideal organizmadır. Sineklerin ve insanların hücresel ve moleküler süreçleri arasında önemli miktarda örtüşme vardır. İnsanlarda hastalığa neden olan genlerin neredeyse %75’i meyve sinekleri tarafından paylaşılıyor, yani meyve sinekleri hakkında ne kadar çok şey öğrenirsek, bilim insanlarının uzay ortamının insan sağlığını nasıl etkileyebileceğini araştırmak için daha fazla bilgiye sahip olması gerekiyor. Sineklerin yaşam süreleri çok daha kısadır – yaklaşık iki ay ve iki haftada çoğalırlar. Sineklerin uzayda geçirdiği üç hafta, bir insan ömrünün yaklaşık otuz yılına eşdeğerdir ve bilim adamlarına daha kısa sürede daha fazla biyolojik bilgi verir.

Durumun ciddiyetini anlamak

Bu çalışmada, bilim adamları, farklı yerçekimi seviyelerinde sinekleri barındırabilen Çok Kullanımlı Değişken Yerçekimi Platformu (MVP) adı verilen yeni geliştirilmiş bir donanımda bir ay sürecek bir görevle uzay istasyonuna sinek gönderdiler. Bu donanımdaki sinekler, yaşayıp çoğaldıkça taze yiyeceğe erişebiliyordu. MVP, farklı bölmeler kullanarak farklı sinek nesillerinin ayrılmasına izin verdi. Uzay istasyonunda, bir grup meyve sineği, insan meslektaşlarına benzer mikro yerçekimi yaşadı. Başka bir grup, yerçekimini simüle etmek için dönen bir alet olan bir santrifüj kullanarak uzay istasyonunda Dünya’nın yerçekimini simüle ederek yapay yerçekimine maruz kaldı. Uzay istasyonundayken, donanımdaki kameralar bu “uçanların” davranışlarını kaydetti. Zamanın farklı noktalarında, bazı sinekler dondu ve gen ifadelerini incelemek için Dünya’ya geri döndü.

Sinekler, Pasifik Okyanusu’na sıçrayan bir SpaceX Dragon kapsülünde Dünya’ya döndükten sonra, daha fazla analiz için Ames’e geri getirildi. Varışta, Ames’teki bilim adamları, sinekleri sıralamak ve davranışsal ve biyokimyasal testler yapmak için iki gün boyunca gece gündüz çalıştılar. Aynı analizler, “uçonautlar”dan gelen verileri karşılaştırmak için bir temel sağlamak amacıyla, bir kontrol deneyi olarak Dünya’da tutulan bir dizi sinek üzerinde gerçekleştirildi.

Bu çalışma, uzay ortamının sinir sistemini nasıl etkilediğine dair entegre bir yaklaşım benimseyen türünün ilk örneklerinden biriydi. Bilim adamları, sineklerin habitatlarında hareket ederken hareketlerini, sinek beynindeki hücresel düzeydeki değişiklikleri, gen ekspresyon değişikliklerinin sinir sistemini nasıl etkilediğini ve daha fazlasını gözlemleyerek sinek davranışına baktılar. Gözlenen değişiklikler birçok biçimde ortaya çıktı, bazıları MVP’nin bölmelerinde bulunan kameralara bakarak kolayca görülebilirken, diğerleri Dünya’ya dönüş hakkında daha fazla çalışma gerektiriyordu. İncelenen davranışlar arasında uçak içi sinek aktivitesi ve Dünya’ya döndükten sonra tırmanma yeteneği yer aldı. Sinekler, aşağı vurulduğunda kaplarına tırmanmak için doğal bir tepkiye sahiptir ve bu, uçuş sonrası yeteneklerinin bir testi olarak kullanılmıştır. Mikro yerçekimindeki sinekler, yapay Dünya yerçekimindekilerden daha aktifti, ancak Dünya’ya döndükten sonra bu tırmanma testi sırasında da zorluk gösterdi.

Uçuştan hemen sonra yerdeki daha derinlemesine analiz, mikro yerçekimine maruz kalan sineklerde nörolojik değişiklikleri ortaya çıkardı. Sinekler yolculuklarının ardından tekrar Dünya’ya gelmeye alıştıkça, uzayda yapay yerçekimi yaşayan sinekler farklı yaşlandı. Mikro yerçekiminde olan sineklere benzer ancak daha az ciddi zorluklarla karşılaştılar.

Gelecekteki çalışmaların önünü açmak

Bu çalışmadan elde edilen sonuçlar, uzay uçuşunun sinek hücrelerinde olumsuz davranışsal ve nörolojik etkilere ve ayrıca sinek beynindeki gen ifadesinde değişikliklere yol açan strese neden olduğunu göstermektedir. Bununla birlikte, yapay yerçekimi kullanmak, uzun vadeli sağlık komplikasyonları olsa bile, uzaydaki mikro yerçekiminin bir meyve sineğinin sinir sisteminde neden olduğu zorluklara geçici bir rahatlama sağlayabilir.

Meyve sinekleri ve insanlar çok farklı organizmalar olduğu için, genetik örtüşmelerine rağmen, bu sonuçlar insanların uzayda bir ömür boyunca deneyimleyeceği şeylerle doğrudan konuşamaz – ancak bilim adamlarının astronotları korumanın yollarını tasarlarken takip etmelerinin yolunu açıyor. gelecekte çeşitli yerçekimi seviyelerine sahip yerlere seyahat ederler.

KBR Wyle kıdemli bilim adamı Dr. Siddhita Mhatre, “Astronotların değişen yerçekimi seviyelerine maruz kalacağı yaklaşan uzun süreli derin uzay görevlerinde, değişen yerçekiminin nörolojik fonksiyon üzerindeki etkilerini anlamamız zorunludur” dedi. Ames’te ve yayınlanan makalenin bir yazarı. “Uzayla ilgili eksiklikleri geciktirmek için yapay yerçekimini kullanabilirsek, belki gelecekteki görev zaman çizelgelerini uzatabiliriz. Ve astronotların yanı sıra uzayda uçmak, astronotları sağlıklı tutma çabalarımızı ilerletmeye yardımcı olacaktır.”