Et internationalt team af forskere undersøgte fisk, der har besøgt ISS og opdaget de cellulære mekanismer, der styrer knogletab i nul tyngdekraft. Det viser sig, at mikrogravitation ændrer de gener, der er ansvarlige for udviklingen af knoglevævsceller.
Faktisk bliver ikke kun fiskeskeletter syge af mikrogravitation. Tab af knoglevæv er et af de mest alvorlige problemer, som astronauter står over for under og efter deres skift på ISS. Manifestationer af tab minder om senil osteoporose, selvom astronauter støder på det længe før alderdommen - knogler bliver mere skrøbelige og skøre og mister calcium. Ændringer på mobilniveau er synlige umiddelbart efter flyvning i et dykkerplan.
Den cellulære mekanisme for knogletab har været uklar indtil nu. Det vides, at vægtløshed ændrer sig meget i en levende organisme - for eksempel mister hjertet gradvist sine evner til at accelerere med en skarp trykændring. På grund af dette besvimer astronauterne, der er vendt tilbage til jorden, ved pludselige bevægelser. Ændringer forekommer også på niveauet med genekspression og blev observeret under indsamlingen af biomaterialer fra astronauter.
Beholdere af vandmænds laboratoriefisk ankommer til ISS
For at finde ud af, hvad der nøjagtigt sker i knogle- og bruskceller i tyngdekraft, besluttede forskere at sende japansk akvariefiskmedaka (Oryzias latipes) til ISS, hvis cellulære mekanismer til udvikling af knogler og brusk ligner meget dem hos pattedyr. I 2014 fløj genetisk modificeret fisk ombord på rumstationen, i hvis kroppe den øgede aktivitet af visse gener afslørede sig som en lys glød.
Det viste sig, at 105 gener begyndte at arbejde hårdt på fisk allerede på den første dag i nul tyngdekraft, og yderligere 49 tværtimod var meget mindre aktive i rummet end i legeme af fisk fra kontrolgruppen på Jorden. Af disse gener er 5 forbundet med udviklingen af skeletceller: to regulerer væksten af osteoblaster (unge knogleceller) og tre - osteoklaster - kæmpeceller, der er involveret i opløsning af eksisterende knoglevæv. Alle disse gener regulerer produktionen af transkriptionsfaktorer, der er involveret i udviklingen af osteoblaster og osteoklaster.
Medaka fisk
Salgsfremmende video:
Under normale forhold kommer disse gener i drift på forskellige tidspunkter, men vægtløshed har skiftet deres tidsplaner og ført til alvorlige ændringer i strukturen af knoglevæv. Forskere har endnu ikke forklaret nøjagtigt, hvordan dette sker i både laboratoriefisk og mennesker.
Endnu vigtigere er de generelle konklusioner fra forfatterne af undersøgelsen: ændringer i genaktivitet den allerførste dag af en ændring i tyngdekraften antyder, at en celle har en færdiglavet forsvarsmekanisme mod spring i tyngdekraften, som tænder næsten øjeblikkeligt. Denne mekanisme ændrer hele kromatinstrukturen markant - substansen i cellekernen, som består af DNA, RNA og proteiner, der er nødvendige for deres arbejde, og indstiller kernen i overensstemmelse med tyngdekraftsændringen.
Forskningsresultaterne er offentliggjort i Scientific Reports.