Μια νέα επιστημονική μελέτη με επικεφαλής ερευνητές από το Κέντρο Έρευνας Μαλακής Ύλης του Πανεπιστημίου της Νέας Υόρκης ρίχνει φως στον τρόπο με τον οποίο η βαρύτητα επηρεάζει τη δομή και τη λειτουργία του ανθρώπινου γονιδιώματος.
Η έρευνα, η οποία δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Science Advances, αποσκοπεί στην κατανόηση των φυσικών κανόνων που διέπουν την οργάνωση του DNA, συμβάλλοντας παράλληλα στον μετριασμό των αρνητικών επιπτώσεων των διαστημικών αποστολών τη φυσιολογία των αστροναυτών.
Προσομοίωση μικροβαρύτητας στο εργαστήριο
Παρά τις σημαντικές προόδους της γενετικής από την ολοκλήρωση του Προγράμματος Ανθρωπίνου Γονιδιώματος, οι φυσικές αρχές που ρυθμίζουν την τρισδιάστατη οργάνωση του DNA εντός του κυτταρικού πυρήνα παραμένουν εν πολλοίς αδιευκρίνιστες.
Στη Γη, η βαρύτητα ασκεί μια διαρκή μηχανική καταπόνηση σε κάθε βιολογικό σύστημα. Για να απομονώσουν αυτή την επίδραση, οι επιστήμονες με επικεφαλής την αναπληρώτρια καθηγήτρια Φυσικής Alexandra Zidovska σχεδίασαν και κατασκεύασαν μια μηχανή τυχαίας τοποθέτησης, παρόμοια με εκείνες που χρησιμοποιούνται στην εκπαίδευση των αστροναυτών.
Η συσκευή αυτή συνδυάστηκε με ειδικά αναπτυγμένους τρισδιάστατους αλγόριθμους για την ελαχιστοποίηση των ανεπιθύμητων ροών υγρών που συνήθως αλλοιώνουν τα πειράματα περιστροφής στη Γη. Μετά από έκθεση κυτταρικών καλλιεργειών σε προσομοιωμένη μικροβαρύτητα για 24 ώρες, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν προηγμένες τεχνικές απεικόνισης για να παρατηρήσουν τις αλλαγές στα κύτταρα και τον πυρήνα τους.
Ανθεκτικότητα του γονιδιώματος και διαπιστώσεις
Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η προσομοιωμένη μικροβαρύτητα αυξάνει τον όγκο του κυτταρικού πυρήνα, γεγονός που υποδηλώνει ότι η κανονική βαρύτητα ασκεί συμπιεστική δράση. Ωστόσο, η φυσική οργάνωση και η δυναμική του γονιδιώματος στο εσωτερικό του πυρήνα παρέμειναν εξαιρετικά σταθερές και ανέπαφες μετά το εικοσιτετράωρο, υποδεικνύοντας μια εντυπωσιακή ανθεκτικότητα απέναντι στην έλλειψη μηχανικής καταπόνησης.
Αντίθετα, παρατηρήθηκε ότι οι τεχνητές ροές υγρών προκαλούν επιμήκυνση των κυττάρων και βλάβες στο DNA, κάτι που δεν προκλήθηκε από την ίδια τη μικροβαρύτητα σε αυτό το χρονικό διάστημα.
Παρόλο που οι αλλαγές σε διάστημα 24 ωρών ήταν σχετικά ήπιες, οι επιστήμονες επισημάνουν ότι η μακροχρόνια έκθεση στο διάστημα ενδέχεται να εντείνει τις επιπτώσεις αυτές, καθιστώντας απαραίτητη τη συνέχιση της έρευνας ενόψει μελλοντικών επανδρωμένων αποστολών στη Σελήνη και τον Άρη.
