Гравитационная биология - Gravitational biology

Гравитационная биология это изучение эффектов сила тяжести есть на живые организмы. На протяжении всей истории Земли жизнь развился выжить в меняющихся условиях, например, при изменении климат и место обитания. Однако одним из постоянных факторов эволюции с момента зарождения жизни на Земле является сила гравитации. Как следствие, все биологические процессы привыкли к вездесущей силе тяжести, и даже небольшие изменения этой силы могут иметь значительное влияние на здоровье, функции и систему организмов.^[1]

Гравитация и жизнь на Земле

Сила тяжести на поверхности Земли, обычно обозначаемая грамм, оставалась неизменной как по направлению, так и по величине с момента образования планеты.^{[нужна цитата ]} В результате оба растение и животное жизнь эволюционировала, чтобы полагаться на нее и справляться с ней различными способами.

Использование растениями силы тяжести

Растение тропизмы - это направленные движения растения относительно направленного стимула. Один такой тропизм гравитропизм, или рост или движение растения относительно силы тяжести. Корни растений растут под действием силы тяжести и вдали от солнечного света, а побеги и стебли растут против силы тяжести и навстречу солнечному свету.

Животное борется с гравитацией

Гравитация влияет на развитие животного мира с первых одноклеточный организм.Размер одиночных биологических клеток составляет обратно пропорциональный к силе гравитационного поля, действующего на ячейку. То есть в более сильных гравитационных полях размер ячеек уменьшается, а в более слабых гравитационных полях размер ячеек увеличивается. Таким образом, гравитация является ограничивающим фактором роста отдельных клеток.

Клеткам, размер которых от природы превышал размер, допускаемый одной только силой тяжести, пришлось разработать средства защиты от внутреннего осаждения. Некоторые из этих методов основаны на протоплазматический движение, тонкая и удлиненная форма тела клетки, увеличенная цитоплазматический вязкость, и сокращенный диапазон удельный вес компонентов клетки относительно основной плазмы.^[2]

Воздействие силы тяжести на многоклеточные организмы значительно сильнее. В период, когда животные впервые эволюционировали, чтобы выжить на суше, некоторый метод направленного передвижения и, следовательно, форма внутренний скелет или внешний скелет потребовалось бы справиться с увеличением силы тяжести из-за ослабленной восходящей силы плавучесть. До этого момента большинство форм жизни были небольшими и имели вид червей или медуз, и без этого эволюционного шага не смогли бы сохранять свою форму или перемещаться по суше.

В более крупных земных позвоночные влияние гравитационных сил опорно-двигательный аппарат система, распределение жидкости и гидродинамика из обращение.

Гравитация и жизнь в другом месте

Каждый день реализация космическое жилье становится ближе, и даже сегодня космические станции существуют и являются домом для долгосрочных, хотя и не постоянных жителей. Из-за этого растет научный интерес к тому, как изменения в гравитационном поле влияют на различные аспекты физиология живых организмов, особенно млекопитающие, поскольку эти результаты обычно могут быть тесно связаны с ожидаемым воздействием на человека. Все текущие исследования в этой области можно разделить на две группы.^[3]

В первую группу входят эксперименты с гравитационными полями менее одного грамм, названный гипогравитация, без искусственная гравитация, или же микрогравитация. Космическая станция или космический корабль в космический полет будет в гипогравитации. Следовательно, понимание воздействия гипогравитации на человеческое тело необходимо для длительных космических путешествий и колонизации.

Во вторую группу входят поля с более чем одним гравитационным полем. грамм, названный гипергравитация. На короткие периоды при взлете и посадке космических кораблей, космонавты находятся под действием гипергравитации. Понимание эффектов гипергравитации также необходимо, если когда-либо произойдет колонизация планет, больших, чем Земля.

Недавние эксперименты

Недавние эксперименты доказали, что изменения в метаболизм, иммунная клетка функция деление клеток, и прикрепление клеток происходит в условиях гипогравитации пространства. Например, через несколько дней в микрогравитация (< 10⁻³ грамм), иммунные клетки человека не могли различать в зрелые клетки. Одним из важных последствий этого является то, что, если определенные клетки не могут дифференцироваться в космосе, организмы не смогут успешно размножаться после воздействия невесомости.

Ученые считают, что стресс, связанный с космическим полетом, ответственен за неспособность некоторых клеток дифференцироваться. Эти стрессы могут изменить метаболическую активность и нарушить химические процессы в живых организмах. Конкретным примером может служить рост костных клеток. Микрогравитация препятствует развитию костных клеток. Костные клетки должны прикрепиться к чему-либо вскоре после развития и умрут, если не смогут. Без нисходящей силы тяжести на эти костные клетки они беспорядочно плавают и в конечном итоге отмирают. Это говорит о том, что направление силы тяжести может указывать клеткам, где им прикрепиться.

Смотрите также

• Астробиология
• Клеточная биология
• Гравитация
• Колонизация космоса
• Исследование космического пространства

Рекомендации