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La hipergravedad se define como la condición en la que la fuerza de gravedad excede la de la superficie de la Tierra . [1] Esto se expresa como mayor que 1 g . En la Tierra se crean condiciones de hipergravedad para la investigación de la fisiología humana en el combate aéreo y los vuelos espaciales, así como para las pruebas de materiales y equipos para misiones espaciales. Investigadores de la Agencia Espacial Europea (ESA) están explorando la fabricación de álabes de turbina de aluminuro de titanio en 20 g mediante una centrífuga de gran diámetro (LDC) de 8 metros de ancho . [2]
Los científicos de la NASA que observaron los impactos de meteoritos descubrieron que la mayoría de las cepas de bacterias eran capaces de reproducirse bajo una aceleración superior a 7.500 g . [3]
Investigaciones recientes llevadas a cabo sobre extremófilos en Japón involucraron que una variedad de bacterias, incluidas Escherichia coli y Paracoccus denitrificans, estuvieran sujetas a condiciones de gravedad extrema. Las bacterias se cultivaron mientras se hacían girar en una ultracentrífuga a altas velocidades correspondientes a 403.627 g . Otro estudio publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences informa que algunas bacterias pueden existir incluso en extrema "hipergravedad". En otras palabras, todavía pueden vivir y reproducirse a pesar de las fuerzas gravitacionales que son 400.000 veces mayores que las que se sienten aquí en la Tierra. Paracoccus denitrificans fue una de las bacterias que mostró no sólo supervivencia sino también un fuerte crecimiento celular en estas condiciones de hiperaceleración que normalmente sólo se encuentran en ambientes cósmicos, como en estrellas muy masivas o en las ondas de choque de supernovas . El análisis demostró que el pequeño tamaño de las células procarióticas es esencial para un crecimiento exitoso en condiciones de hipergravedad. La investigación tiene implicaciones sobre la viabilidad de la existencia de exobacterias y panspermia . Una preocupación de esta práctica es el giro rápido. Si alguien mueve la cabeza demasiado rápido mientras está dentro de una centrífuga que se mueve rápidamente, puede sentirse incómodo, como si estuviera cayendo de cabeza. Esto puede suceder cuando los líquidos que detectan el equilibrio en los canales semicirculares del oído interno se "confunden". Algunos experimentos que utilizan centrífugas a menudo incluyen dispositivos que fijan las cabezas de los sujetos en su lugar para evitar esa ilusión. Sin embargo, viajar por el espacio con la cabeza fija no es práctico. [4] [5]
Las condiciones de alta gravedad generadas por la centrífuga se aplican en la industria química, fundición y síntesis de materiales. [6] [7] [8] [9] La convección y la transferencia de masa se ven muy afectadas por la condición gravitacional. Los investigadores informaron que el alto nivel de gravedad puede afectar eficazmente la composición de fases y la morfología de los productos. [6]
Desde que Pearl propuso la teoría del envejecimiento sobre la tasa de vida, numerosos estudios han demostrado su validez en los poiquilotermos. En los mamíferos, sin embargo, todavía falta una demostración experimental satisfactoria porque un aumento impuesto externamente en la tasa metabólica basal de estos animales (por ejemplo, al exponerlos al frío) suele ir acompañado de alteraciones homeostáticas generales y estrés. El presente estudio se basó en el hallazgo de que las ratas expuestas a una gravedad ligeramente mayor son capaces de adaptarse con poco estrés crónico pero con un mayor nivel de gasto metabólico basal (aumento de la "tasa de vida"). La tasa de envejecimiento de ratas de 17 meses que habían sido expuestas a 3,14 g en una centrífuga para animales durante 8 meses fue mayor que la de los controles, como lo demuestra el contenido aparentemente elevado de lipofuscina en el corazón y los riñones, la reducción del número y el aumento del tamaño de las mitocondrias de tejido cardíaco y respiración de las mitocondrias del hígado inferior ('eficiencia' reducida: 20% mayor proporción de ADP: 0, P menor que 0,01; 'velocidad' reducida: 8% menor proporción de control respiratorio, P menor que 0,05). [10] La ingesta de alimentos en estado estacionario por día por kg de peso corporal, que presumiblemente es proporcional a la "tasa de vida" o gasto metabólico basal específico, fue aproximadamente un 18% mayor que en los controles (P menor que 0,01) después de un estudio inicial de 2- Período de adaptación de un mes. Finalmente, aunque la mitad de los animales centrifugados vivieron sólo un poco menos que los controles (un promedio de aproximadamente 343 frente a 364 días en la centrifugadora, diferencia estadísticamente no significativa), la mitad restante (los supervivientes más largos) vivió en la centrifugadora un promedio de 520 días (rango 483–572) en comparación con un promedio de 574 días (rango 502–615) para los controles, calculado desde el inicio de la centrifugación, o un 11% más corto (P menos de 0,01). Por lo tanto, estos resultados muestran que un aumento moderado del nivel de metabolismo basal de ratas adultas jóvenes adaptadas a la hipergravedad en comparación con los controles en gravedad normal va acompañado de un aumento aproximadamente similar en la tasa de envejecimiento de los órganos y una reducción de la supervivencia, de acuerdo con el estudio de Pearl. Teoría de la tasa de vida del envejecimiento, previamente demostrada experimentalmente sólo en poiquilotermos.
Se evaluaron crías de ratas gestantes expuestas a hipergravedad (1,8 g ) o a gravedad normal en el período perinatal. [11] En comparación con los controles, el grupo de hipergravedad tuvo latencias más cortas antes de elegir un brazo de laberinto en un laberinto en T y menos golpes exploratorios en un tablero de agujeros. Durante los encuentros diádicos, el grupo de hipergravedad tuvo un menor número de episodios de autoacicalamiento y latencias más cortas antes de cruzar debajo de la rata contraria.