כוח הכבידה משפיע באופן פוטנציאלי על כל התהליכים הביולוגיים בכדור הארץ, למרות שזה קשה להאמין בזמן שאנחנו צופים בזבובים מסתובבים בתקרות שלנו כאילו כוח הכובד לא משנה להם כלל. כמובן שכוח המשיכה הוא גורם אחד בלבד, וגורמים אחרים כמו הידבקות או ציפה קובעים אם אורגניזם נופל מהתקרה, נניח, או כמה זמן לוקח לאורגניזם להתיישב על האדמה.
ידענו מזה זמן רב כי בני אדם נפגעים על ידי תקופות ארוכות בסביבות כבידות נמוכות. אסטרונאוטים חוזרים מהחלל עם ניוון שרירים והפחתת מסת העצם. נראה כי השפעות אלה מחמירות עם הזמן, ולכן הבנת השפעות הכובד על הפיזיולוגיה של האדם היא חיונית בעת תכנון טיסות חלל למרחקים ארוכים. לימוד ההשפעות של כוח הכבידה הנמוך בעבודות חלל ותחנות חלל הוא יקר. כל מי שבילה זמן בעבודה במעבדה יודע שיש לבצע ניסויים רבים מספר רב של פעמים רק כדי שהנהלים יעבדו כראוי. אם שלב מפתח בביצוע ניסוי, נניח, התגובה של התאים לחוסר כוח הכבידה, הוא "לירות את הניסוי לחלל ולשמור אותו שם במשך חודשיים", אז זה ייקח זמן רב מאוד והרבה כסף כדי להשיג תוצאות יתכן שיהיה צורך להבין את הביולוגיה בכבידה נמוכה. לכן, יהיה נחמד שיש במעבדות כבולות כדור הארץ מכונת אנטי-כוח משיכה כדי לבצע ניסויים ללא מגבלות העלות והתזמון המוטלות על ידי טיסת חלל.
יש דרך לדמות חוסר משקל בקנה מידה קטן במעבדה. צוות חוקרים ממספר מוסדות אירופאים השתמש במגנטיות כדי לקזז את השפעות כוח הכבידה ברמה התאית. השיטה נקראת ריחוף diamagnetic. (שיטה נוספת להדמיה נגד הכבידה משתמשת ב"מכונת מיקום אקראית "(RPM).) חומרים מסוימים - חומרים יהלומים - מודחים על ידי שדה מגנטי. מים ורוב הרקמות הביולוגיות נופלות בקטגוריה זו. ניתן ליישם שדה מגנטי חזק מאוד על רקמות אלה בכדי לקזז את השפעות הכובד, כך שמולקולות הנעות ועושות את עצמן בתאים עושות זאת כאילו אין כוח משיכה שפועל עליהן. על פי מחקר שנערך לאחרונה, נראה כי ביטוי גנים מושפע מכוח הכובד. (העיתון מתפרסם ב- BMC Genomics וזמין כאן.)
המגנט המשמש בניסוי זה מייצר שדה עם כוח של 11.5 טסלה (T). השדה המגנטי של כדור הארץ שווה לכ- 31 מיקרו טסלס. המגנט המחזיק את רשימת הקניות שלך למקרר הוא בערך .005 טסלה, המגנטים ברמקול הם בערך 1 עד 2 טסלס בעוצמתם, והכוח המגנטי של MRI או מכשיר דומה, להדמיה רפואית, הוא בדרך כלל בערך 3 טסלס או פחות. אם הייתם מחברים למקרר מגנט של 11.5 טסלס, לא הייתם מסוגלים לחטט אותו.
בניסוי זה שימש המגנט ל"מרחף "זבובי פרי למשך 22 יום כשהם התפתחו מעוברים לזחלים ועד גולם ובסופו של דבר למבוגרים. הזבובים הוחזקו במרחק מסוים מעל המגנט בו השפעת הדוחה נטו של המגנט על המים ומולקולות אחרות הייתה שווה להיפך מהשפעות הכובד. זבובים אחרים הונחו מתחת למגנט באותו מרחק, שם הם חוו את המקבילה לכפול מכוח המשיכה של כדור הארץ.
המחקר בדק כיצד הבעת הגנים הייתה שונה בהתאם לשדה הכבידה המדומה כמו גם בשדה מגנטי חזק שלא הדמה שינוי כוח הכבידה. הכפלת כוח המשיכה של כדור הארץ שינתה את ביטוים של 44 גנים, וביטול כוח הכבידה שינה את הביטוי של יותר מ- 200 גנים. מעט מתחת ל -500 גנים הושפעו מהשדה המגנטי בלבד, כאשר הביטוי של הגנים עלה או פחת. החוקרים הצליחו לחסר את השפעות המגנטיות מהשפעות של עלייה או ירידה בכוח הכבידה ובכך לבודד אילו גנים נראו הכי רגישים לשינויים בכבידה בלבד. לדברי החוקרים, "גם השדה המגנטי וגם הכבידה השתנו השפיעו על ויסות הגנים עבור הזבובים. את התוצאות של זה ניתן לראות בהתנהגות זבובים ובשיעורי הרבייה המוצלחים. השדה המגנטי בלבד הצליח לשבש את מספר הזבובים הבוגרים מקבוצת ביצים בכ -60%. עם זאת, המאמץ המתואם של שינוי הכבידה והמגנט השפיע בצורה הרבה יותר בולטת, והפחיתה את הכדאיות של הביצית לפחות מ- 5%. "
הגנים המושפעים ביותר היו אלה המעורבים בחילוף החומרים, תגובת מערכת החיסון לפטריות וחיידקים, גנים לתגובת חום וגנים לאיתות תאים. זה מצביע על כך שההשפעות של כוח הכובד על התהליך ההתפתחותי אצל בעלי חיים הן עמוקות.
התוצאה החשובה ביותר של מחקר זה היא ככל הנראה הוכחת המושג: היא מדגימה שניתן להשתמש בטכניקה זו כדי לחקור את ההשפעות של כוח הכבידה הנמוך על תהליכים ביולוגיים. אנו יכולים לצפות לתוצאות מעודנות יותר שמודיעות לנו על תהליכים ספציפיים שמשתנים על ידי כוח הכבידה, ואולי מפתחים דרכים לקיזוז השפעות אלה על בני אדם או אורגניזמים אחרים בטיסת חלל למרחקים ארוכים. בסופו של דבר, ייתכן שנוכל לשלוח זבוב פרי למאדים ולהחזיר אותו בבטחה.
הרנז, ר., לרקין, או., דיקסטרה, סי, היל, ר., אנתוני, פ., דייבי, מ., אייבס, ל., ואן לון, ג'., מדינה, פ., ומרקו, ר. . (2012). הדמיית מיקרו-גרביטציה על ידי ריחוף diamagnetic: השפעות של שדה מגנטי שיפוע חזק על הפרופיל התעתיקי של Drosophila melanogaster BMC Genomics, 13 (1) DOI: 10.1186 / 1471-2164-13-52
