Co dzieje się z mięśniami w kosmosie? Zaskakujące wnioski z eksperymentu NASA na myszach
Brak grawitacji nie tylko unosi astronautów pod sufit statku.
Zmienia też ich mięśnie w sposób, który może zaważyć na podróży na Marsa.
Najnowsze badania NASA i japońskiej agencji kosmicznej JAXA pokazują, że ciało reaguje na inne poziomy grawitacji znacznie subtelniej, niż do tej pory sądzono. Na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej przebadano 24 myszy i krok po kroku sprawdzono, przy jakiej sile ciążenia mięśnie zaczynają „odpuszczać”.
Eksperyment na ISS: 24 myszy i cztery poziomy grawitacji
Badanie opisane w czasopiśmie Science Advances miało proste pytanie wyjściowe: przy jakim poziomie grawitacji mięśnie nadal działają prawie tak samo jak na Ziemi, a przy jakim zaczynają wyraźnie słabnąć?
Dlatego naukowcy wysłali na pokład ISS 24 myszy i umieścili je w specjalnych modułach, które symulowały różne warunki grawitacyjne. Zastosowano cztery scenariusze:
- mikrograwitacja – warunki zbliżone do „stanu nieważkości” na orbicie,
- 0,33 g – około jednej trzeciej ziemskiej grawitacji,
- 0,67 g – dwie trzecie grawitacji Ziemi,
- 1 g – standardowa grawitacja ziemska, czyli sytuacja kontrolna.
Kluczowym obszarem zainteresowania był mięsień płaszczkowaty (soleus) w łydce – szczególnie wrażliwy na pracę przeciwko sile ciążenia. To właśnie on pomaga nam stać, chodzić i utrzymywać pozycję pionową.
Badacze zauważyli, że przy grawitacji niższej niż około 0,67 g siła mięśni u myszy zaczęła spadać, mimo że ich rozmiar praktycznie się nie zmieniał.
Gdzie dokładnie zaczyna się problem z mięśniami?
Najbardziej intrygujące wnioski pojawiły się przy porównaniu dwóch „pośrednich” poziomów grawitacji: 0,33 g oraz 0,67 g. Na pierwszy rzut oka mięśnie wyglądały bardzo podobnie, ale wyniki pomiarów siły uchwytu już nie.
| Poziom grawitacji | Zmiana masy mięśnia płaszczkowatego | Siła mięśni |
|---|---|---|
| 1 g (Ziemia) | wartość odniesienia | normalna |
| 0,67 g | zbliżona do 1 g | utrzymana na poziomie ziemskim |
| 0,33 g | niewielka zmiana | wyraźne osłabienie chwytu |
| mikrograwitacja | spadek masy mięśni | silne osłabienie |
W praktyce oznacza to, że sama objętość mięśni nie mówi całej prawdy. Nawet jeśli mięsień wygląda „na oko” podobnie, może pracować gorzej, gdy grawitacja za bardzo spadnie. Profesor Mary Bouxsein z Harvard Medical School, jedna z głównych badaczek, podkreśla, że poniżej pewnego progu system mięśniowy po prostu przestaje mieć wystarczająco dużo bodźców do działania.
Kluczowy wniosek: mięsień nie musi się skurczyć, żeby osłabnąć . Wystarczy, że pracuje w zbyt lekkim środowisku, a jego funkcja zaczyna się pogarszać.
Co z tego wynika dla ludzi w kosmosie?
Badanie dotyczyło myszy, ale naukowcy od początku traktowali je jako model dla ludzkiego organizmu. Astronauci na ISS od lat zmagają się z utratą masy mięśniowej i osłabieniem kości, mimo że codziennie ćwiczą na specjalnych urządzeniach.
Myszy jako „próbny balon” dla ludzkich mięśni
Genetyk Se-Jin Lee z University of Connecticut zwraca uwagę, że najciekawszy element to właśnie próg grawitacji, przy którym funkcja mięśni nagle zaczyna wyraźnie spadać. Badacze chcą teraz sprawdzić, na ile ten próg pokrywa się z tym, co dzieje się w ludzkim ciele.
Jeśli podobne wartości pojawią się w badaniach na człowieku, inżynierowie będą mogli znacznie dokładniej zaprojektować:
- programy treningowe dla astronautów,
- urządzenia do ćwiczeń na statkach kosmicznych,
- systemy sztucznej grawitacji, np. obracające się moduły.
Badacze podkreślają też, że mięśnie to tylko część układanki. Następne eksperymenty mają objąć kości, narządy wewnętrzne i metabolizm – tak, aby lepiej zrozumieć pełny wpływ długotrwałego pobytu w innym polu grawitacyjnym na całe ciało.
Mars pod lupą: grawitacja 38% ziemskiej
Wszystkie te liczby nagle nabierają bardzo praktycznego znaczenia, gdy spojrzymy na Marsa. Grawitacja na tej planecie wynosi około 0,38 g
