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微重力和微地磁场影响生物体形和细胞决定形成

时间:2017-06-13 09:37 作者:admin 点击:

    据国外媒体报道,莱文博士表示,我们希望掌握更多这些物理作用力如何影响生物身体结构、行为特征和微生物学。研究报告第一作者、艾伦探索中心研究助理Junji Morokuma博士说:“当地球人类开始转变为‘宇宙飞行生物’,最重要的是,我们需要推断出太空飞行对于再生健康的深远影响,这对于未来太空医学和实验研究具有重要意义。”
 
    发送至国际空间站的三角涡虫是切除头部或者切断部分身体,它们密封在一半是水和一半是空气的试管中,同时,研究人员将这些三角涡虫分成两组,一组发送至太空,另一组是在地面以太空实验的方式将活体三角涡虫密封在泉水试管中,将它们同时放在20摄氏度温度的黑暗环境。
 
    图A是地面上控制的三角涡虫组,它们在培养皿液体中充分伸展,并且快速活动;图B是近距离放大的地面控制三角涡虫组;图C是暴露在太空环境中的三角涡虫组,它们腹侧卷曲,很少活动;图D是近距离放大太空环境的三角涡虫组。  图A是地面上控制的三角涡虫组,它们在培养皿液体中充分伸展,并且快速活动;图B是近距离放大的地面控制三角涡虫组;图C是暴露在太空环境中的三角涡虫组,它们腹侧卷曲,很少活动;图D是近距离放大太空环境的三角涡虫组。
 
    科学家将三角涡虫(Dugesia japonica)发送至国际空间站,在5个星期里观察研究了微重力环境对三角涡虫结构和行为的影响,尤其是它们能够重生身体缺失部分。
 
    三角涡虫通常是被切除头部或者切断部分身体,更令人惊奇的是,一个被切断身体的三角涡虫能够再生形成两个头部。这项研究将对人类和动物太空旅行者、再生学和生物工程学具有深远影响,美国塔夫茨大学艾伦探索中心负责该研究,用于研究在微重力和微地磁场的条件下,如果影响三角涡虫身体结构和行为。
 
    科学家之所以研究三角涡虫是因为它在身体部分切除时能够再生,2015年1月10日,他们通过SpaceX商业补给5号任务发送至国际空间站。
 
    知道三角涡虫在太空中发生了什么以及返回地球将发生怎样的变化,将能更好地理解物理作用力,例如:微重力和微地磁场影响生物体形和细胞决定形成。研究报告合著作者、美国塔夫茨大学艾伦探索中心生物学主管迈克尔·莱文(Michael Levin)博士说:“再生、发育和癌症抑制过程中,体形受到物理作用力的影响,例如:电场、磁场、电磁场和其它生物物理因素。”
 
    经过一系列实验测试,研究人员发现太空和陆地三角涡虫存在着一些差异,研究人员指出,最令人惊讶的是,一支被切断身体的三角涡虫竟然在太空中长出罕见的两个头部。在过去5年里塔夫茨大学研究人员培育过1.5万多条三角涡虫,他们从未观察到任何一条长着两个头部。
 
    当研究人员将这条涡虫的两个头部切除,无头的中段身体继续再生,生长出另一个双头涡虫,从而表明三角涡虫的身体变异是永久性的。同时,他们还发现放置在太空中的三角涡虫出现自然分裂,身体自然分解成为两个或者多个独立个体,然而地球上的三角涡虫却未发生这种现象。
 
    研究人员猜测这可能与太空环境的温度变化有关,当太空涡虫返回地球,太空和地面上的两组三角涡虫都转移到包含新鲜泉水的培养皿中。放置在地面上的一组三角涡虫保持着正常行为,但是10条完整三角涡虫在太空度过1个月后身体蜷缩,部分身体麻痹僵硬,用了两个小时才恢复正常。这种异常行为表明,太空环境下三角涡虫改变了它们的生物状态,用于适应太空环境变化,在正常水条件下,快速恢复状态。
 
    太空和地面上的三角涡虫对于光线的反应存在差异,当三角涡虫从太空返回地面20个月之后,每组都被放置在一个照亮平台,一半接受红光照射,一半接受蓝色照射。一个自动化行为分析设备显示,太空涡虫70.5%的时间处于黑暗之中,而地面涡虫95.5%的时间处于黑暗之中。
 
    研究人员还分析了三角涡虫的微生物组群,能够确定太空和地面组的微生物群落之间存在明显不同,通过分析三角涡虫实验中所处水中的化学成分,研究人员发现太空环境诱导三角涡虫出现明显不同的新陈代谢。