Bild https://news.ucr.edu fruktfluga. (Jayantibhai Movaliya/iStock/Getty
När forskare vid UC Riverside (University of California, Riverside) utsatte bananflugor
för gravitationskrafter många gånger starkare än jordens gravitation ett tillstånd som
kallas hypergravitation hände något oväntat med insekterna. De inte bara överlevde. De
parade sig till och med och förökade sig. Deras rörelser och beteenden
förändrades dramatiskt men sedan återhämtade de sig.
Studien började med en grundläggande fråga: "Hur formar gravitationen rörelse?" beskriver UCR:s doktorand i neurovetenskap och försteförfattare Sushmita Arumugam Amogh till studien.
Medan det mesta av forskningen har fokuserat på
mikrogravitation, de nästan viktlösa förhållanden som astronauter upplever i
rymden, riktade detta arbete åt motsatt håll, mot extrem gravitationskraft. Att
förstå både viktlöshet och hypergravitation kan hjälpa till att avslöja
grundläggande mekanismer genom vilka gravitation påverkar biologi, särskilt
rörelser och energianvändning.
För att undersöka effekterna av hypergravitation
vände sig forskarna till vanliga kommersiellt tillgängliga bananflugor.
Insekterna placerades i en specialbyggd centrifug, en snurrande anordning som
simulerar ökad gravitationskraft.
"Centrifugen är som en karusell," sa
Arumugam Amogh. "Ju snabbare du rör dig desto mer känner du dig dragen utåt.
Det är hypergravitation."
För att följa rörelseförändringar efter exponering
för denna kraft övervakade teamet kontinuerligt flugornas aktivitet med
infraröda sensorer och registrerade varje gång en fluga korsade en stråle inne
i ett smalt rör. Forskarna testade också klättringsbeteende, känt som negativ
geotaxi (rörelse utefter tyngdkraften) vilket är bananflugors naturliga tendens att röra sig uppåt mot
gravitationen.
"När flugor upplevde fyra gånger större gravitation än jordens normala gravitation, eller 4G, under 24 timmar blev de hyperaktiva," beskriver Ysabel
Giraldo, biträdande professor i entomologi vid UCR och medförfattare till
artikeln. "Men vid högre nivåer som 7G, 10G och 13G vände mönstret:
Istället för att bli hyperaktiva blev flugorna mindre aktiva och klättrade
inte lika mycket."
Därefter ville forskarna testa hur länge
hypergravitationsexponering skulle fortsätta påverka flugornas rörelser. Den
här gången exponerade de flugorna i 24 timmar och övervakade sedan deras
beteende under resten av deras liv.
I 4G-gruppen var flugorna hyperaktiva i ungefär sju
veckor vilket är större delen av dessa flugarters livslängd. Men återgick sedan gradvis till det
normala. Vid 7G blev flugorna mindre aktiva men de återgick också så småningom
till normal aktivitet vis samma tid i deras liv. Även om effekterna på beteendet var olika var
motståndskraft tydlig i båda grupperna.
Dessa fynd tyder på att hjärnan kan göra
energiavvägningar. Måttliga ökningar i gravitationen verkar driva djuren att
röra sig mer, kanske för att möta högre energibehov. Vid mer extrema
gravitationskrafter blir kostnaden för att förflytta sig för hög och systemet skiftar
istället till att spara energi.
"Vi tror att det vi ser är att gravitationen
direkt påverkar hjärnans beslutsfattande kring energianvändning och
rörelse," beskriver Arumugam Amogh. "Det hjälper till att avgöra om man
ska agera eller spara energi."
I linje med detta fanns det också dynamiska
reaktioner inne i kroppen. Fettlagringen ökade kort efter exponering, men sjönk
sedan när flugorna blev mer aktiva och använde mer energi. Rörelse och
ämnesomsättning verkade tätt sammankopplade skiftande tillsammans som svar på
stress.
Det som skiljer denna studie åt är inte bara det testade
gravitationsintervallet utan även tidsskalan.
Forskarna begränsade inte sitt experiment till en
enda exponering. De testade flera scenarier: bara 24 timmars hypergravitation,
sedan en hel livslängd på cirka 50 dagars exponering från ägg till vuxen, och
slutligen hypergravitation över flera generationer. I ett experiment levde,
parade sig och förökade sig flugor under förhöjd gravitation i tio generationer
i rad vilket innebar att varje livsstadium skedde under dessa förhållanden.
Dessa fynd beskrivs detaljerade i en nyskriven artikel publicerad i Journal of Experimental Biology och visar på en överraskande motståndskraft i hur kroppen reagerar på miljöer med hög gravitation liknande de som stridspiloter eller astronauter upplever vid återinträde i jordens atmosfär.
