Gravitasi berpotensi mempengaruhi semua proses biologis di Bumi, meskipun ini mungkin sulit untuk dipercaya sementara kita menonton lalat berjalan di langit-langit kita seolah-olah gravitasi sama sekali tidak masalah bagi mereka. Tentu saja, gravitasi hanyalah satu faktor, dan faktor-faktor lain seperti adhesi atau daya apung menentukan apakah suatu organisme jatuh dari langit-langit, katakanlah, atau berapa lama waktu yang dibutuhkan suatu organisme untuk mengendap di tanah.
Kami sudah lama tahu bahwa manusia dirugikan oleh periode yang lama di lingkungan dengan gravitasi rendah. Astronot kembali dari luar angkasa dengan atrofi otot dan mengurangi massa tulang. Efek ini tampaknya semakin buruk dari waktu ke waktu, jadi memahami efek gravitasi pada fisiologi manusia sangat penting ketika merencanakan penerbangan ruang angkasa jarak jauh. Mempelajari efek gravitasi rendah dalam pesawat ruang angkasa dan stasiun ruang angkasa itu mahal. Siapa pun yang telah menghabiskan waktu bekerja di laboratorium tahu bahwa banyak percobaan harus dilakukan berulang kali hanya untuk mendapatkan prosedur agar berfungsi dengan baik. Jika langkah kunci dalam melakukan eksperimen, katakanlah, respons sel terhadap kurangnya gravitasi, adalah "tembak eksperimen ke luar angkasa dan simpan di sana selama dua bulan" maka itu akan memakan waktu yang sangat lama dan banyak uang. untuk mendapatkan hasil, seseorang mungkin perlu memahami biologi gravitasi rendah. Karena itu, alangkah baiknya jika memiliki mesin anti gravitasi di laboratorium yang terikat Bumi untuk menjalankan eksperimen tanpa kendala biaya dan penjadwalan yang diberlakukan oleh penerbangan luar angkasa.
Ada cara untuk mensimulasikan bobot pada skala kecil di lab. Sebuah tim peneliti dari beberapa institusi Eropa telah menggunakan magnetisme untuk mengimbangi efek gravitasi di tingkat sel. Metode ini disebut levitasi diamagnetik. (Metode lain untuk mensimulasikan anti-gravitasi menggunakan "Random Positioning Machine" (RPM).) Beberapa bahan — bahan diamagnetik — ditolak oleh medan magnet. Air dan sebagian besar jaringan biologis termasuk dalam kategori ini. Medan magnet yang sangat kuat dapat diterapkan pada jaringan-jaringan ini untuk mengimbangi efek gravitasi, sehingga molekul-molekul bergerak dan melakukan apa yang ada di dalam sel melakukannya seolah-olah tidak ada gravitasi yang bekerja padanya. Menurut sebuah penelitian terbaru, tampak bahwa ekspresi gen dipengaruhi oleh gravitasi. (Makalah ini diterbitkan dalam BMC Genomics dan tersedia di sini.)
Magnet yang digunakan dalam percobaan ini menghasilkan bidang dengan kekuatan 11, 5 Tesla (T). Medan magnet Bumi sama dengan sekitar 31 mikro Teslas. Magnet yang menyimpan daftar belanjaan ke kulkas Anda sekitar 0, 005 Tesla, magnet dalam pengeras suara sekitar 1 hingga 2 Teslas dalam kekuatan, dan kekuatan magnet MRI atau perangkat serupa, untuk pencitraan medis, biasanya sekitar 3 Teslas atau kurang. Jika Anda memasang magnet 11, 5 Teslas ke kulkas Anda, Anda tidak akan bisa melepaskannya.
Dalam percobaan ini, magnet digunakan untuk "melayang" lalat buah selama 22 hari ketika mereka berkembang dari embrio menjadi larva menjadi pupa dan akhirnya menjadi dewasa. Lalat disimpan pada jarak tertentu di atas magnet di mana efek tolakan bersih magnet pada air dan molekul lainnya sama dan berlawanan dengan efek gravitasi. Lalat lain ditempatkan di bawah magnet pada jarak yang sama, di mana mereka mengalami kesetaraan gravitasi bumi.
Studi ini meneliti bagaimana ekspresi gen berbeda tergantung pada medan gravitasi yang disimulasikan serta dalam medan magnet yang kuat yang tidak mensimulasikan perubahan gravitasi. Menggandakan gravitasi Bumi mengubah ekspresi 44 gen, dan membatalkan gravitasi mengubah ekspresi lebih dari 200 gen. Hanya di bawah 500 gen dipengaruhi oleh medan magnet saja, dengan ekspresi gen meningkat atau menurun. Para peneliti dapat mengurangi efek magnet dari efek peningkatan atau penurunan gravitasi dan dengan demikian mengisolasi gen mana yang tampaknya paling sensitif terhadap perubahan gravitasi saja. Menurut para peneliti, “Medan magnet dan gravitasi yang berubah memiliki efek pada regulasi gen untuk lalat. Hasil ini dapat dilihat pada perilaku lalat dan tingkat reproduksi yang berhasil. Medan magnet saja mampu mengganggu jumlah lalat dewasa dari sekelompok telur hingga 60%. Namun upaya terpadu dari perubahan gravitasi dan magnet memiliki efek yang jauh lebih mencolok, mengurangi viabilitas telur hingga kurang dari 5%. ”
Gen yang paling terpengaruh adalah gen yang terlibat dalam metabolisme, respons sistem kekebalan terhadap jamur dan bakteri, gen respons panas, dan gen pensinyalan sel. Ini menunjukkan bahwa efek gravitasi pada proses perkembangan pada hewan sangat dalam.
Hasil paling penting dari penelitian ini mungkin adalah bukti konsep: Ini menunjukkan bahwa teknik ini dapat digunakan untuk mempelajari efek gravitasi rendah pada proses biologis. Kita dapat mengharapkan hasil yang lebih halus yang memberi tahu kita tentang proses spesifik yang diubah oleh gravitasi, dan mungkin mengembangkan cara mengimbangi efek tersebut bagi manusia atau organisme lain dalam penerbangan ruang angkasa jarak jauh. Akhirnya, kita mungkin bisa mengirim lalat buah ke Mars dan mengembalikannya dengan aman.
Herranz, R., Larkin, O., Dijkstra, C., Hill, R., Anthony, P., Davey, M., Eaves, L., van Loon, J., Madinah, F., & Marco, R . (2012). Simulasi mikrogravitasi oleh levitasi diamagnetik: efek medan magnet gradien yang kuat pada profil transkripsi Drosophila melanogaster BMC Genomics, 13 (1) DOI: 10.1186 / 1471-2164-13-52
