stringtranslate.com

Гипергравитация

Майкл Коллинз во время тренировки на центрифуге

Гипергравитация определяется как состояние, при котором сила тяжести превышает силу тяжести на поверхности Земли . [ 1] Это выражается как более 1  g . Условия гипергравитации создаются на Земле для исследований физиологии человека в воздушном бою и космическом полете, а также для тестирования материалов и оборудования для космических миссий. Изготовление лопаток турбин из алюминида титана в 20  g изучается исследователями Европейского космического агентства (ESA) с помощью 8-метровой большой центрифуги диаметром (LDC) . [2]

Бактерии

Ученые НАСА, изучавшие падения метеоритов, обнаружили, что большинство штаммов бактерий способны размножаться при ускорении, превышающем 7500  g . [3]

Недавние исследования экстремофилов, проведенные в Японии, включали различные бактерии, включая Escherichia coli и Paracoccus denitrificans, подвергавшиеся воздействию условий экстремальной гравитации. Бактерии культивировались при вращении в ультрацентрифуге на высоких скоростях, соответствующих 403 627  g . Другое исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, сообщает, что некоторые бактерии могут существовать даже в условиях экстремальной «гипергравитации». Другими словами, они могут жить и размножаться, несмотря на гравитационные силы, которые в 400 000 раз больше, чем те, что ощущаются здесь, на Земле. Paracoccus denitrificans была одной из бактерий, которая продемонстрировала не только выживание, но и устойчивый клеточный рост в этих условиях гиперускорения, которые обычно встречаются только в космических условиях, таких как очень массивные звезды или в ударных волнах сверхновых . Анализ показал, что небольшой размер прокариотических клеток имеет важное значение для успешного роста в условиях гипергравитации. Исследование имеет последствия для возможности существования экзобактерий и панспермии . Проблема этой практики заключается в быстром вращении. Если кто-то слишком быстро двигает головой, находясь внутри быстро движущейся центрифуги, он может почувствовать себя некомфортно, как будто он кувыркается вверх тормашками. Это может произойти, когда жидкости, реагирующие на равновесие, в полукружных каналах внутреннего уха «сбиваются с толку». Некоторые эксперименты с использованием центрифуг часто включают устройства, которые фиксируют головы испытуемых на месте, чтобы предотвратить эту иллюзию. Однако путешествие в космосе с зафиксированной на месте головой непрактично. [4] [5]

Материалы

Условия высокой гравитации, создаваемые центрифугой, применяются в химической промышленности, литье и синтезе материалов. [6] [7] [8] [9] Конвекция и массоперенос в значительной степени зависят от условий гравитации. Исследователи сообщили, что уровень высокой гравитации может эффективно влиять на фазовый состав и морфологию продуктов. [6]

Влияние на скорость старения крыс

С тех пор, как Перл предложил теорию скорости жизни старения, многочисленные исследования продемонстрировали ее обоснованность у пойкилотермных животных. Однако у млекопитающих удовлетворительных экспериментальных доказательств все еще нет, поскольку внешнее увеличение скорости базального метаболизма этих животных (например, помещением в холод) обычно сопровождается общим гомеостатическим нарушением и стрессом. Настоящее исследование было основано на выводе о том, что крысы, подвергавшиеся слегка повышенной гравитации, способны адаптироваться с небольшим хроническим стрессом, но при более высоком уровне базальных метаболических расходов (повышенная «скорость жизни»). Скорость старения 17-месячных крыс, которые подвергались воздействию 3,14  g в центрифуге для животных в течение 8 месяцев, была выше, чем у контрольных животных, о чем свидетельствует явно повышенное содержание липофусцина в сердце и почках, уменьшенное количество и увеличенный размер митохондрий сердечной ткани и ухудшенное дыхание митохондрий печени (сниженная «эффективность»: на 20% больше соотношение АДФ: 0, P менее 0,01; сниженная «скорость»: на 8% меньше соотношение дыхательного контроля, P менее 0,05). [10] Потребление пищи в устойчивом состоянии в день на кг веса тела, которое предположительно пропорционально «скорости жизни» или удельному базовому расходу обмена веществ, было примерно на 18% выше, чем у контрольных животных (P менее 0,01) после начального 2-месячного периода адаптации. Наконец, хотя половина центрифугированных животных прожила лишь немного меньше, чем контрольные (в среднем около 343 против 364 дней на центрифуге, разница статистически незначима), оставшаяся половина (самые долгоживущие) прожила на центрифуге в среднем 520 дней (диапазон 483–572) по сравнению со средним значением 574 дней (диапазон 502–615) для контрольных животных, рассчитанным с начала центрифугирования, или на 11% короче (P менее 0,01). Таким образом, эти результаты показывают, что умеренное увеличение уровня основного обмена у молодых взрослых крыс, адаптированных к гипергравитации, по сравнению с контрольными животными в условиях нормальной гравитации сопровождается примерно аналогичным увеличением скорости старения органов и снижением выживаемости, что согласуется с теорией старения Перла о скорости жизни, ранее экспериментально продемонстрированной только на пойкилотермных животных.

Влияние на поведение взрослых крыс

Были оценены детеныши беременных крыс, подвергавшихся воздействию гипергравитации (1,8  g ) или нормальной гравитации в перинатальный период. [11] По сравнению с контрольной группой, в группе гипергравитации были более короткие задержки перед выбором рукава лабиринта в Т-образном лабиринте и меньше исследовательских тычков в доску с отверстиями. Во время диадических встреч в группе гипергравитации было меньше эпизодов самоухода и более короткие задержки перед переходом под противостоящей крысой.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ "Specialty Definition: Hypergravity". Websters Online Dictionary . Получено 29 апреля 2011 г.
  2. ^ esa. «Центрифуга большого диаметра».
  3. ^ http://www.universetoday.com/89416/hypergravity/ [ необходима полная ссылка ]
  4. ^ Than, Ker (25 апреля 2011 г.). «Бактерии растут при силе тяжести, в 400 000 раз превышающей земную». National Geographic- Daily News . National Geographic Society . Архивировано из оригинала 27 апреля 2011 г. . Получено 28 апреля 2011 г.
  5. ^ Дегучи, Сигэру; Хирокадзу Симосигэ; Микико Цудоме; Сада-ацу Мукаи; Роберт В. Коркери; Сусуму Ито; Коки Хорикоши (2011). «Рост микробов при гиперускорениях до 403 627 × g». Труды Национальной академии наук . 108 (19): 7997–8002. Бибкод : 2011PNAS..108.7997D. дои : 10.1073/pnas.1018027108 . ПМК 3093466 . ПМИД  21518884. 
  6. ^ ab Yin, Xi; Chen, Kexin; Zhou, Heping; Ning, Xiaoshan (август 2010 г.). «Синтез горения композитов Ti3SiC2/TiC из элементарных порошков в условиях высокой гравитации». Журнал Американского керамического общества . 93 (8): 2182–2187. doi :10.1111/j.1551-2916.2010.03714.x.
  7. ^ Мескита, РА; Лейва, ДР; Явари, АР; Ботта Филхо, В. Дж. (апрель 2007 г.). «Микроструктуры и механические свойства объемных сплавов AlFeNd(Cu,Si), полученных путем центробежного литья». Материаловедение и машиностроение: A . 452–453: 161–169. doi :10.1016/j.msea.2006.10.082.
  8. ^ Чэнь, Цзянь-Фэн; Ван, Ю-Хун; Го, Фэнь; Ван, Синь-Мин; Чжэн, Чонг (апрель 2000 г.). «Синтез наночастиц с использованием новой технологии: реактивное осаждение при высокой плотности». Industrial & Engineering Chemistry Research . 39 (4): 948–954. doi :10.1021/ie990549a.
  9. ^ Абэ, Ёсиюки; Майцца, Джованни; Беллингери, Стефано; Ишизука, Масао; Нагасака, Юдзи; Сузуки, Тетсуя (январь 2001 г.). «Синтез алмазов методом высокогравитационного постоянного тока плазменного химического осаждения (hgcvd) с активным контролем температуры подложки». Acta Astronautica . 48 (2–3): 121–127. Bibcode : 2001AcAau..48..121A. doi : 10.1016/S0094-5765(00)00149-1.
  10. ^ Экономос, AC; Микель, Дж.; Баллард, РК; Бланден, М.; Линдсет, КА; Флеминг, Дж.; Филпотт, Д.Э.; Ояма, Дж. (1982). «Влияние смоделированной повышенной гравитации на скорость старения крыс: последствия для теории скорости жизни старения». Архивы геронтологии и гериатрии . 1 (4): 349–63. doi :10.1016/0167-4943(82)90035-8. PMID  7186330.
  11. ^ Тулье, Ф.; Хайзун, К.; Дюбуа, М.; Лестьен, Ф.; Лалонд, Р. (2002). «Исследовательская и двигательная активность молодых и взрослых крыс, подвергшихся воздействию гипергравитации при 1,8 G во время развития: предварительный отчет». Физиология и поведение . 76 (4–5): 617–622. doi :10.1016/S0031-9384(02)00766-7. PMID  12127001. S2CID  44448239.

Внешние ссылки