Биологические эксперименты в космосе

[Лунный заяц]

Для внутриклеточных процессов - это полноценное 1же

Клеточным процессам ввиду их масштаба - хоть 0, хоть 200, (а если брать именно что ВНУТРИклеточные - то и все 2000) g вообще не различимо.
Доказано любой лабораторной центрифугой.

Однако, эксперименты, о которых я тут пишу, показывают, что как минимум некоторые клеточные процессы затрагиваются невесомостью.
Может, между 1 и 200 и нет разницы для клеток.
А между нулём и не-нулём – есть!

[Rattus]

Однако, эксперименты, о которых я тут пишу, показывают, что как минимум некоторые клеточные процессы затрагиваются невесомостью.

Поиском по странице нашёл только влияние на уровне нескольких клеток - то есть уже на тканевом. Разумеется, когда клеточный алгомерат нуждается в пространственной ориентации для дальнейшего развития, адекватного своей исходной среде, регуляторные процессы в любм случае начинаются на уровне экспрессии генов отдельных клеток и последующего изменения их функции и иногда морфологии. Причём из-за слишком слабого прямого действия гравитации на этом масштабе таким ориентиром порой выступает магнитное поле.

Может, между 1 и 200 и нет разницы для клеток.
А между нулём и не-нулём – есть!

Если бы это было так, то гравитационная постоянная была бы уже давно измерена куда точнее, чем сейчас.

[Dem]

а для клеточных органелл, тако же пребывающих в жидкой среде - 1g?

Если органелла с одного края тяжелее - то её будет поворачивать этим краем вниз, независимо от того в жидкости организм или нет.

Поиском по странице нашёл только влияние на уровне нескольких клеток - то есть уже на тканевом.

Форма клеток массово изменилась с уплощённой до округлой.

[Rattus]

Форма клеток массово изменилась

О чём и речь.

Если органелла с одного края тяжелее - то её будет поворачивать этим краем вниз, независимо от того в жидкости организм или нет.

Каким краем земная гравитация разворачивает, например, неподвижных инфузорий или любых других асимметричных протист?

[Dem]

Каким краем земная гравитация разворачивает, например, неподвижных инфузорий или любых других асимметричных протист?

Это исследования надо смотреть. Вдруг они и на самом деле какой-то стороной вверх предпочитают плавать?

[Лунный заяц]

Декабрь 1992 – январь 1993 года. Космос-2229 (Бион-10). 12 дней
2 самца макак-резусов



У полёта было много целей, одна из них – выяснить, является ли деминерализация костей в космосе следствием ограничения движений (обезьяны в полёте привязывались к креслу) или воздействием собственно невесомости. Измерялась жёсткость на изгиб большеберцовой кости. Пять обезьян на Земле находились в таких же креслах, как и на биоспутнике. По итогам эксперимента наблюдалось уменьшение жёсткости костей как у летавших в космос, так и остававшихся на Земле привязанных к креслам в течение 2 недель обезьян. Спустя неделю после эксперимента жёсткость костей у наземного контроля была всё ещё на 28% ниже исходных значений, в то время как у двух летавших макак жёсткость восстановилась до предполётного уровня. Причины изменений остались неясными, но космические обезьяны демонстрировали обезвоживание и потерю веса, которой не было у наземного контроля, поэтому вероятно, что причинами были сдвиги обмена веществ, а не перестройка кости.

У летавших обезьян наблюдалась потеря нежировой ткани в руках и ногах. Однако, это не могло быть следствием уменьшения содержания минералов и их плотности в костях.

Непосредственно после полёта у обезьян повышался уровень кальция в сыворотке крови. Через некоторое время после полёта сокращался уровень витамина D. Изменений в уровне остеокальцина, индикатора костеобразования, не было.

Изучалось влияние невесомости на терморегуляцию и циркадный ритм. Поддерживался 24-часовой цикл: свет включали на 16 часов и выключали на 8 часов. Атмосферное давление соответствовало земному на уровне моря. Циркадные ритмы сохранялись у обезьян до полёта, во время него и после. Фаза ритма температуры мозга в космосе отставала от контрольной, но амплитуда и среднее значение температуры мозга были одинаковыми. Фаза ритма температуры подмышечной области также отставала, амплитуда наблюдалась более высокой, среднее значение не менялось. Средняя частота сердечных сокращений, а также их амплитуда были ниже, чем у наземного контроля. Фаза ритма активности тоже задерживалась по сравнению со значениями послеполётного контроля.

Прежние исследования на людях и крысах показали изменения концентрации различных гормонов в плазме крови. На этот раз проводились исследования уровня гормонов у макак. Уровень кортизола [гормон стресса, влияет на артериальное давление, увеличивает синтез и снижает распад глюкозы, замедляет синтез белка и костеобразование, уменьшает воспалительную реакцию] был снижен после полёта и к 17-му дню вернулся к исходным значениям. Уровень тестостерона непосредственно после полёта был ниже на 50%, но уже через три дня полностью восстановился. Уровень тироксина не был снижен после приземления. Уровень трийодтиронина [гормон, влияющий на рост и развитие, обмен веществ, температуру тела и частоту сердечных сокращений] был снижен на 80% сразу после приземления, через 3 дня на 30%, к 11-му дню вернулся к норме. Уровень гормона роста в день приземления был ниже на 50% у одной макаки и на 92% у другой и оставался пониженным и на 17-й день. Уровень инсулиноподобного фактора роста 1 после полёта также был ниже у обоих самцов, нормализовался у одного через 11 дней, но у другого к этому дню остался пониженным.

Воздействие микрогравитации на макак привело к ингибированию реакции клеток костного мозга на человеческий гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор [пептид, стимулирующий иммунный ответ] и падению содержания маркеров антител в периферической крови и костном мозге. Результаты изучения влияния микрогравитации на иммунную систему отличались от прежних, полученных в экспериментах с крысами, таким образом, для разных видов иммунный ответ в невесомости меняется по-разному.

Ещё одно исследование было посвящено изменениям энергетических затрат организма в космосе. Предполагалось, что крупные млекопитающие в невесомости будут расходовать меньше энергии. И действительно, в полёте наблюдалось снижение средних энергозатрат организма обезьян примерно на 30%.

Проводилось исследование влияния невесомости на рефлексы глаз. [Сущеcтвуют рефлексы, помогающие нам удерживать взгляд на предмете при поворотах и наклонах головы. Их работу обеспечивает вестибулярный аппарат, содержащий отолитовые органы, реагирующие на ускорение, в том числе гравитацию]. После полёта рефлекс противовращения [поворачивающий глаза вокруг горизонтальной оси при наклоне головы] был снижен на 70% у обеих обезьян и не восстановился даже на 11-й день. Вестибулоокулярный рефлекс [поворачивающий глаза вокруг вертикальной оси при поворотах головы] также был подавлен.

[Лунный заяц]

Каким краем земная гравитация разворачивает, например, неподвижных инфузорий или любых других асимметричных протист?

Это исследования надо смотреть. Вдруг они и на самом деле какой-то стороной вверх предпочитают плавать?

За 5 секунд нагуглил статью Вероятные механизмы гравитационной чувствительности клеток. Несколько цитат из неё:

Согласно теории, описывающей клетку как химический реактор микроскопических размеров, такая система должна быть индифферентна к изменению напряженности гравитационного поля, по крайней мере, в диапазоне величин от 10^-5 до 10 g. Вместе с тем, анализ большого количества данных, накопленных к настоящему времени в экспериментах с различными типами клеток, свидетельствует о наличии в них структур и процессов, чувствительных к изменению величины силы тяжести.

наше внимание было сосредоточено на клетках, лишенных специализированных гравирецепторных механизмов, а именно, на одноклеточных свободноплавающих (обладающих двигательным аппаратом) организмах, принадлежащих преимущественно к двум классам: Ciliata и Flagellata и клетках, растущих в культуре in vitro (фибробластах и остеобластах).

То есть по сути сравнивались одноклеточные организмы с тканями многоклеточных (фибробласты – клетки соединительной ткани, остеобласты – костной ткани).

Стимулирующее влияние микрогравитации (10^-5 g) различной степени выраженности наблюдалось во всех экспериментах со свободноплавающими одноклеточными организмами, однако по мере увеличения силы тяжести (5 g) наблюдалось торможение ростовых процессов, скорости деления клеток и их двигательной активности.
Напротив, при экспонировании клеточных культур in vitro (фибробластов и остеобластов) в условиях космического полета (микрогравитация) наблюдалось торможение роста клеток, скорости образования клеточных пластов и передвижения их по субстрату, тогда как в условиях гипергравитации происходило ускорение роста клеток, стабилизация формирования клеточных пластов и повышение их адгезивных свойств.

общим для всех типов клеток был так называемый феномен «ошаривания», приобретения клетками в условиях микрогравитации сферических форм и в результате уменьшение площади поверхности и объема клеток. Основной причиной появления сфероидных форм клеток в условиях микрогравитации является преобладание сил поверхностного натяжения над другими факторами, определяющими форму клеток. Однако, последствия этих изменений различны для разных типов клеток. В случае с клетками, растущими в культуре in vitro на твердом субстрате, такая ситуация приводит к существенному ослаблению механического контакта клеточного пласта с подложкой (питательным субстратом) и, результате, к уменьшению общей площади поверхности клеточного пласта со всеми вытекающими отсюда негативными моментами в отношение нормального роста и развития клеток.
В случае же с одноклеточными организмами, средой обитания которых является жидкость, напротив, приобретение ими сфероидной формы в условиях микрогравитации способствует улучшению их гидродинамических характеристик и увеличению скорости плавания, что и приводит к стимуляции ростовых процессов.

подавляющее большинство одноклеточных организмов являются гетеротрофами, проявляют выраженный отрицательный геотаксис и положительный окситаксис, их удельная плотность несколько выше плотности воды. В силу этих причин, и в первую очередь, необходимости постоянного снабжения кислородом, ареал их существования - это тонкий слой (~0,5 см.) верхней границы раздела фаз газ-жидкость. Вследствие увеличения общей площади поверхности газ-жидкость в условиях микрогравитации создаются более благоприятные условия по кислородному режиму для роста популяции. Причем, наибольший «выигрыш» в этих условиях получают организмы, обладающие более совершенным двигательным аппаратом. Такая ситуация позволяет при неизменных объемах как бы расширить «жизненное пространство» популяции, увеличить численность особей и общую биомассу.

Грубо говоря, одноклеточным в невесомости лучше, а многоклеточным хуже 

Ещё информация:

Инфузории Loxodes имеют уникальные органеллы, называемые тельцами Мюллера, которые позволяют различать где низ, а где верх.
Эти инфузории предпочитают жить там, где мало кислорода, концентрация которого падает с глубиной, поэтому им важно уметь ориентироваться в толще воды, т.е. иметь способность к геотаксису. Тельца Мюллера представляют собой гравирецепторы, похожие на статоцисты многоклеточных. Простыми словами - это пузырек с камушком внутри (образованным сульфатом бария)
На видео можно разглядеть эти пузырьки. Они хорошо видны в передней части клетки вдоль закругленного изгиба.

На английском:
Геотаксис у одноклеточных организмов
Гравитация и поведение одноклеточных организмов
Физическая характеристика геотаксиса у Эвглены изящной

Современная модель объясняет геотаксис [Эвглены] разницей плотности тела клетки и окружающей среды. Возникающее из-за этого погружение тела клетки создаёт силу, приложенную к нижней мембране, которая, в зависимости от способа активации, открывает или закрывает механочувствительные ионные каналы в мембране. Активация ионных каналов изменяет мембранный потенциал, который в результате запускает ориентационные движения заднего жгутика.

[Rattus]

статью Вероятные механизмы гравитационной чувствительности клеток

Статьёй это было бы при наличии выходных данных публкации. А это - какой-то нерецензированный черновик не более обоснованный, чем те же ОРИССы в Википедии. Да и прилагающаяся "литература" там, мягко говоря, не блещет весомостью, разнообразием, обилием и актуальностью данных.

Инфузории Loxodes имеют уникальные органеллы, называемые Тельцами Мюллера, которые позволяют различать где низ, а где верх.
Эти инфузории предпочитают жить там, где мало кислорода, концентрация которого падает с глубиной, поэтому им важно уметь ориентироваться в толще воды, т.е. иметь способность к геотаксису. Тельца Мюллера представляют собой гравирецепторы, похожие на статоцисты многоклеточных. Простыми словами - это пузырек с камушком внутри (образованным сульфатом бария).
На английском:
Геотаксис у одноклеточных организмов
Гравитация и поведение одноклеточных организмов

Откуда однозначно следует, что 1) нужно это далеко не всем клеточным; 2) не для каких-то внутренних задач, а всего лишь для определения макронаправления в среде с гравитацией.

[Лунный заяц]

Откуда однозначно следует, что 1) нужно это далеко не всем клеточным; 2) не для каких-то внутренних задач, а всего лишь для определения макронаправления в среде с гравитацией.

Так и есть. А кто утверждал обратное?

[Лунный заяц]

Январь 1993 года. СТС-54. 6 дней
36 арабидопсисов
6 самцов крыс

Небольшое растение семейства Капустные – резуховидка Таля, или арабидопсис – типичный модельный организм для биологических исследований. Учёным удобно с ним работать благодаря малому размеру генома, быстрому развитию и миниатюрности.



Семена были высеяны на агар за 14 дней до помещения в специальную камеру для полёта. Растения достигли стадии цветения на орбите и опылялись во время полёта естественным образом.

Была обнаружена огромная разница между летавшими и контрольными растениями. У космических арабидопсисов репродуктивное развитие было прервано на ранней стадии и в мужских, и в женских репродуктивных структурах. Листья летавших растений содержали значительно меньше углеводов, а корни содержали больше алкогольдегидрогеназы.

В эксперименте с крысами изучались изменения мышц, чтобы в перспективе найти способ противостоять их атрофии, вызванной как микрогравитацией, так и старостью. Предыдущие эксперименты показали, что в космосе мышечная масса теряется. В невесомости не используются мышцы, которые обычно противостоят силе тяжести, поддерживая тело, без нагрузки они быстро атрофируются.

В камбаловидной мышце летавших в космос крыс снижалось максимальное изометрическое напряжение [такое, при котором длина мышцы не меняется] и росла максимальная скорость укорочения. Вероятно, она росла как компенсация падения изометрического напряжения, поэтому мышца может быть стимулирована на более высоких частотах. Из анализа экспрессии генов следовало, что атрофия мышц в микрогравитации изоформно-специфична [то есть вызвана уменьшением количества только некоторых форм одного белка].

Повышение активности цитратсинтазы и снижение перекисного окисления липидов наблюдались в диафрагме, но не в межрёберных мышцах. В диафрагме не менялась антиоксидантная активность. Эти результаты противоречат предыдущим исследованиям по разгрузке задних конечностей крыс. Видимо, дело в том, что дыхательные мышцы не испытывают разгрузки в невесомости.

Также было обнаружено, что у космических крыс увеличилась выработка цитокинов [пептидов, усиливающие иммунный ответ]. Причины этого остались неясными.

Изучался морфологический ответ клеток передней доли гипофиза на космический полёт. Было обнаружено увеличения размера кортикотрофов, а также ультраструктурные признаки усиленной секреторной активности в них. Гонадотрофы также заметно увеличились, но не имели ультраструктурных признаков повышенной секреторной активности. Не было некроза или повреждения клеток. Изменения наблюдались только в двух из пяти секреторных клетках, что говорит об устойчивости передней доли гипофиза к условиям космического полёта. Изменения в кортикотрофах и гонадотрофах, видимо, произошли из-за компенсаторного сдвига в эндокринной системе, а не из-за патологического повреждения.


Апрель 1993 года. СТС-56. 9 дней
16 самцов крыс

Очередной опыт по изучению влияния невесомости на костную ткань, на этот раз с молодыми крысами (возраст 6 недель), у которых кости растут быстро.

У грызунов, летавших в космос, наблюдались снижение дифференцировки костеобразующих клеток и уменьшение в надкостнице количества мРНК, связанных с фактором роста костей ТРФбета, на 57%. Практически такие же эффекты были у контрольных крыс, подвешенных за хвост. По окончанию эксперимента уровни быстро вернулись к нормальным.

Было выяснено, что микрогравитация подавляет образование остеобластов. Однако анализ клеток мыщелка нижней челюсти показал, что в них микрогравитация не оказала заметного влияния на образование остеобластов. По-видимому, это связано с тем, что клетки быстро росли, и поэтому генетическая потребность в новых клетках перевешивала действие микрогравитации.


Июнь-июль 1993 года. СТС-57. 10 дней
12 крыс

Целью эксперимента было выяснить влияние космического полета на заживление полнотолщинных резаных ран кожи живота у крыс. Другой задачей было оценить эффективность основного фактора роста фибробластов (bFGF) и тромбоцитарного фактора роста (PDGF) в содействии формированию грануляционной ткани и отложению коллагена.

Перед полётом крысам имплантировали в брюшную полость губчатые диски, содержащие либо рекомбинантный человеческий bFGF, либо рекомбинантный PDGF, либо плацебо.

Выяснилось, что и bFGF, и PDGF давали положительный эффект у наземных крыс, но только bFGF с немедленным высвобождением и PDGF с отсроченным высвобождением оказывали существенный положительный эффект у космических крыс. Это могло быть следствием 2-дневной задержки запуска Шаттла, из-за чего вещества высвобождались раньше, чем планировалось. Микрогравитация значительно снизила концентрацию коллагена в ране у всех летавших в космос крыс.


Сентябрь 1993 года. СТС-51. 10 дней
Арабидопсис
Проростки суперкарликовой пшеницы

В эксперименте с арабидопсисом растения произвели множество цветков, которые имели хороший внешний вид, за исключением находившихся на самых поздних стадиях развития. Жизнеспособность пыльцы составила около 50%. Такое количество пыльцы должно было легко оплодотворить цветки и привести к развитию зародыша. Однако, этого не случилось, что говорит о проблеме переноса пыльцы.

В эксперименте с пшеницей проводились измерения скорости фотосинтеза и дыхания проростков. Скорость фотосинтеза у растений, выращенных в космосе, снизилась на 25% по сравнению с наземным контролем. Также выяснилось, что микрогравитация не влияет на организацию клеточной стенки и архитектура микрофибрилл не нарушается.


Октябрь 1993 года. СТС-68. 11 дней
30 арабидопсисов

Главной целью проекта было определить, бесплодны ли растения, выращиваемые в космосе, из-за микрогравитации или из-за других факторов, таких как отсутствие конвекции. В этом опыте, в отличие от двух предыдущих, была добавлена установка, продувающая камеры с растениями воздухом из кабины.

В космос были отправлены 13-дневные арабидопсисы, которые зацвели уже на орбите. По итогам полёта выяснилось, что репродуктивное развитие растений в невесомости мало отличалось от контрольной наземной группы, завязались семена. Таким образом, успешному опылению мешало именно отсутствие конвекции. Впервые на Шаттлах состоялось успешное размножение растений.


Октябрь-ноябрь 1993 года. СТС-58. 14 дней
48 крыс

Было отправлено такое большое число крыс, чтобы получить статистически значимую информацию.

Во время космического полёта крысы перемещались только с помощью передних лап, используя задние конечности только для хватания. После возвращения на Землю поза их тела была аномально низкой, а походка – медленной и скованной, что свидетельствует о вызванной полётом мышечной слабости, усталости и нарушении координации.

В производстве и параметрах эритроцитов периферической крови наблюдались малые изменения, но больший эффект был отмечен для прогениторных клеток костного мозга. Падение общей массы эритроцитов также указывает на возможное сокращение образования красных кровяных телец в невесомости.

Выяснилось, что отёк и повреждения, наблюдаемые в мышцах и интерстициальных тканях появляются из-за перегрузок при посадке корабля, а не из-за невесомости.

Минерализация кости на надкостничной поверхности в области тибиофибулярного сустава была подавлена у раттусов во время полёта и не вернулась к норме до второй недели послеполётного периода. Активность щелочной фосфатазы, маркера созревания костного матрикса, была подавлена в эндостальных остеобластах сразу после полета и через 2 недели после восстановления. Данные по минерализации и активности щелочной фосфатазы, маркера созревания костного матрикса, свидетельствовали, что реакция костной ткани на разгрузку и повторную нагрузку может отличаться в разных участках кости. Удивительно, но довольно мало значительных изменений в костной ткани было обнаружено у исследовавшихся молодых, быстро растущих крыс (возраст 38 дней на момент запуска).

Изучение сердца, почек, а также содержания норэпинефрина в клетках мозга летавших в космос крыс не выявило существенных различий с контрольными группами.

Изучение гипофиза показало, что космический полёт снижает функцию соматотрофов, клеток, производящих гормон роста.

В невесомости была подавлена активность C-клеток щитовидной железы, вырабатывающих кальцитонин [гормон, замедляющий деминерализацию костей].

Активность Т-лимфоцитов была значительно снижена по сравнению с контролем. Активность естественных клеток-киллеров селезёнки также была снижена. Уменьшилась выработка интерлейкина-1, интерлейкина-2, факторов некроза опухоли альфа и бета в культурах клеток селезёнки космических крыс. Были снижены уровни интерферонов альфа и гамма сразу после приземления.

[petrovich1964]

Пролетая над частями радиационного пояса Ван Аллена, Polaris Dawn будет проводить исследования с целью лучшего понимания воздействия космических полетов и космической радиации на здоровье человека.
Находясь на орбите, экипаж будет проводить научные исследования, направленные на улучшение как здоровья человека на Земле, так и нашего понимания здоровья человека во время будущих длительных космических полетов. Это включает в себя, но не ограничивается:
Использование ультразвука для мониторинга, обнаружения и количественной оценки венозной газовой эмболии (ВГЭ), что способствует исследованиям распространенности декомпрессионной болезни среди людей;
Сбор данных о радиационной обстановке для лучшего понимания того, как космическая радиация влияет на биологические системы человека;
Предоставление биологических образцов для многокомпонентного анализа для долгосрочного Биобанка; а также
Исследования, связанные с нейроокулярным синдромом, связанным с космическим полетом (SANS), который представляет собой основной риск для здоровья человека при длительных космических полетах.

Члены экипажа Polaris Dawn (слева направо): Анна Менон, Скотт Поттет, Джаред Айзекман и Сара Джиллис. (Фото предоставлено: Polaris Program / John Kraus)

[Rattus]

Так и есть. А кто утверждал обратное?

Для внутриклеточных процессов - это полноценное 1же, для организма в целом - околонулевая.

Это исследования надо смотреть. Вдруг они и на самом деле какой-то стороной вверх предпочитают плавать?

Это должно быть довольно замороченное исследование: объекты должны находиться вне действия заметного магнитного поля или оно должно быть разных направлений, и света тех длин волн, к которому у них могут быть рецепторы. При том, что простые физические расчёты уже давно показывают, что действие собственно гравитации на микроуровне для клеточных структур несущественно.

[Лунный заяц]

Февраль 1994 года. СТС-60. 8 дней
12 самцов крыс

Так как в космосе иммунная система в остальном здоровых организмов подавляется, это даёт возможность изучать действие различных веществ без осложнений, связанных с заболеваниями, которые обычно имеются у животных или людей с иммунодепрессией. Компания Chiron Corp. разработала препарат полиэтиленгликоль-интерлейкин-2 (PEG-IL-2), который должен был устранять или ослаблять вредное воздействие космического полёта на иммунные реакции. Целью эксперимента было подтверждение эффективности PEG-IL-2 для крыс.

За день до полета шести крысам вводили внутривенно в хвост PEG-IL-2, а шести контрольным крысам из полётной группы – физраствор.

Все летавшие в космос грызуны были в целом здоровы и за время миссии значительно прибавили в весе. У шести из 12 крыс были повреждены хвосты. Исследователи пришли к выводу, что животные получили ожоги перед полётом, когда их хвосты грели в воде перед инъекцией препарата или физраствора. Повреждения, по-видимому, усилились из-за подавления нормального процесса заживления в космосе.

Крысы, получившие PEG-IL-2, набирали вес медленнее, чем контрольные животные, хотя эта тенденция не являлась статистически значимой. Наблюдалось увеличение соотношения селезёнки к мозгу, что было ожидаемым следствием лечения препаратом. У крыс, получавших лечение в группах полета и синхронного контроля, наблюдалось увеличение соотношения тимуса и мозга, что является показателем стресса. В количестве общих лейкоцитов, а также количестве и процентном соотношении моноцитов и лимфоцитов не было разницы между полётной и контрольной группами. Только количество нейтрофилов было значительно выше у получавших препарат космических и синхронных наземных крыс.


Март 1994 года. СТС-62. 14 дней
12 самок крыс

В этом проекте изучалась взаимосвязь между иммунной системой и опорно-двигательным аппаратом во время воздействия микрогравитации. Крысам вводили белок, влияющий как на иммунную, так и на опорно-двигательную функции, чтобы определить, способен ли он остановить или замедлить нарушения, вызванные микрогравитацией. Предполагалось, что этот белок может найти применение в лечении заболеваний человека на Земле. Партнёром НАСА в проекте был Институт генетики, который пока сохраняет результаты эксперимента в тайне.


Апрель 1994 года. СТС-59. 11 дней
Клетки кур
Клетки крыс

Первый эксперимент был посвящён изучению скорости роста и производства белка клетками костной ткани, взятых из свода черепа куриных эмбрионов, при культивировании в невесомости. Во втором эксперименте изучалась способность к дифференцировке остеобластов из свода черепа эмбрионов крыс. В третьем эксперименте исследовалось созревание мышечных клеток из крысиной клеточной линии L8 после их возвращения на Землю.

В остеобластах куриных эмбрионов наблюдалось возможное снижение общего количества РНК от одной трети до половины. Также сократилась экспрессия генов нескольких белков, важных для минерализации.

В остеобластах крысиных эмбрионов обнаружено падение потребления глюкозы и выработки лактата, а также, вероятно, снижение секреторной активности. Эти реакции могли быть вызваны либо ускоренным старением культур, либо замедлением прогрессивной дифференцировки клеток.

Эксперимент с мышечными клетками не состоялся из-за заражения грибком.
 

Июль 1994 года. СТС-65. 15 дней
4 взрослых и 144 личинки огненнобрюхих тритонов
Ушастые медузы
Клетки лилейника

Цель эксперимента с тритонами заключалась в изучении раннего этапа развития гравичувствительных органов. Для исследования были взяты взрослые особи и личинки японского огненнобрюхого тритона. Этот вид был выбран отчасти потому, что вестибулярная система молодых тритонов проходит большую часть своего развития за время, равное продолжительности миссии. Кроме того, взрослых самок можно побудить к нересту, введя им гормон, чтобы отложенные икринки созревали в условиях микрогравитации.



Развитие личинок тритонов происходило с одинаковой скоростью в космосе и на Земле. Средний объём эндолимфатического мешка и протоков, а также средний объем отоконий внутри мешка у космических личинок был больше, чем в контрольной наземной группе. Появление отоконий значительно ускорилось у личинок, росших в невесомости.

В эксперименте с медузами в космос были отправлены как прикреплённые полипы, так и свободно плавающие эфиры. Полипы, росшие в космосе, дали больше почек и опережали по развитию наземные.
Эфиры подвергались действию искусственной силы тяжести в центрифуге с целью выяснить, при каком нижнем пределе гравитации поведение медуз будет подобным земному. Выяснилось, что при уровне 0,3 g более половины эфир начинают плавать как на Земле.

Среди побывавших в космосе эфир было намного больше особей с аномальным числом щупалец по сравнению с контрольными особями, развивавшимися на орбите при гравитации 1 g и на Земле. Значительно меньше эфир, росших в космосе, плавали при тестировании после полета. Хотя почкование и метаморфоз проходили в невесомости нормально, некоторые медузы, очевидно, более чувствительны к микрогравитации, чем другие, о чем свидетельствует аномальное развитие их щупалец.

В побывавших в космосе клетках лилейника наблюдались цитологические изменения и хромосомные аберрации. В образцах с орбиты было обнаружено много клеток с двумя ядрами, все клетки из наземной контрольной группы были одноядерными.


Сентябрь 1994 года. СТС-64. 11 дней
Ежа сборная



Изучалось вегетативное размножение с образованием соматического зародыша растения из сегмента листа. Части листьев ежи разделяли вдоль средней жилки и разрезали на сегменты размером примерно 3 мм, которые клали на питательную среду в чашки Петри, размещённые внутри алюминиевого цилиндра-канистры. Сегменты высаживались за 21 день, 14 дней, 7 дней, 3 дня и 21 час до запуска корабля.

Выяснилось, что микрогравитация повлияла на способность клеток сегментов листьев производить соматические зародыши. Эмбриогенез был сильнее всего (на 70%) снижен в сегментах листьев, которые были высажены за 21 час до запуска. Гистологическое исследование показало, что были нарушены деление клеток и другие ранние события эмбриогенеза. Анализ репродуктивных клеток растений, высаженных за 21 час до полёта, показал несколько большую частоту хромосомных нарушений и в 1,8 раза большую встречаемость микроядер.


Сентябрь-октябрь 1994 года. СТС-68. 11 дней
[по ошибке отнёс эксперимент с арабидопсисами в этом полёте к 1993 году, смотрите выше]
52 проростка сои
100 яиц непарного шелкопряда

В опыте с соей проверялась гипотеза о том, что концентрация крахмала в растительных тканях снижается в космосе. Были проведены измерения роста, концентрации газов в контейнерах с проростками, концентрации углеводов и активности ферментов в семядолях, а также ультраструктурный анализ срезов семядолей, гипокотилей [гипокотиль – часть стебля между корнем и семядолями] и корней.

Действительно, концентрация крахмала в семядолях космических проростков была снижена примерно на 25%. Были проведены измерения активности 11-ти различных ферментов, связанных с метаболизмом крахмала и сахара. Активность только одного фермента, АДФ-глюкопирофосфорилазы, оказалась ниже, чем в наземной группе – это позволяет предположить, что концентрация крахмала уменьшилась именно из-за снижения активности этого фермента. Крахмальные зерна в проростках были крупнее или не отличались от земных. Вероятно, в космосе крахмальное зерно может иметь измененную, менее плотную структуру.

Непарный шелкопряд – опасный вредитель лиственных пород деревьев в США. Эксперимент с ним проводился ради перспективной цели получения стерильных мотыльков – в предыдущих опытах выяснилось, что микрогравитация может сокращать время диапаузы у мотыльков, что делает их стерильными. Результаты эксперимента неизвестны.


Ноябрь 1994 года. СТС-66. 11 дней
Клетки кур
10 самок крыс

В первом эксперименте использовались мышечные и хрящевые клетки, полученные из эмбрионов кур. Клетки мышц демонстрировали примерно одинаковые показатели в космосе и на Земле. Однако на девятый день в космических культурах снизилась скорость синтеза белка. По сравнению с наземными культурами средний размер мышечного волокна был значительно уменьшен. Для хрящевых клеток исследования показали некоторые признаки того, что росшие в космосе клетки могли быть не такими функционально зрелыми, как контрольные.

Во втором эксперименте в космос были отправлены 10 беременных, не рожавших ранее, крыс. На момент отлёта крысы находились на 9-м дне беременности. Через несколько дней посел приземления крысы принесли потомство. У летавших в космос самок были неосложнённые, успешные вагинальные роды, а размер помёта был таким же, как у контрольных самок. Двум крысам провели кесарево сечение. У полётных самок значительно увеличилось количество лордозных родовых схваток, по-видимому, из-за атрофии мышц во время космического полета. У детёнышей полётных крыс не наблюдалось отличий в рефлексе переворачивания, что указывает на сохранение умения ориентироваться в условиях гравитации, несмотря на воздействие невесомости во второй половине беременности. У космических крысят не было обнаружено признаков задержки роста. Более того, развитие эпидермиса плода происходило быстрее, чем у наземных. Нейронные связи между глазом и мозгом, по-видимому, нормально развивались в невесомости. Было выяснено, что реакция иммунной системы на микрогравитацию зависит от возраста животного, космический полёт не оказал общего влияния на иммунный ответ, но конкретные компоненты иммунного ответа проявлялись по-разному у самок и детёнышей.