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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 a 1 g . Las condiciones de hipergravedad se crean en la Tierra para la investigación sobre la fisiología humana en el combate aéreo y los vuelos espaciales, así como para la prueba de materiales y equipos para misiones espaciales. Los 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]
En una reciente investigación sobre extremófilos realizada en Japón se utilizaron diversas bacterias, entre ellas Escherichia coli y Paracoccus denitrificans, sometidas a condiciones de extrema gravedad. Las bacterias se cultivaron mientras rotaban en una ultracentrífuga a altas velocidades correspondientes a 403.627 g . Otro estudio publicado en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias informa de que algunas bacterias pueden existir incluso en condiciones de "hipergravedad" extrema. En otras palabras, pueden seguir viviendo y reproduciéndose a pesar de 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 no solo mostró supervivencia sino también un crecimiento celular robusto en estas condiciones de hiperaceleración que normalmente solo se encuentran en entornos cósmicos, como en estrellas muy masivas o en las ondas de choque de las supernovas . El análisis mostró que el pequeño tamaño de las células procariotas 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 dando volteretas. Esto puede suceder cuando los fluidos sensores de 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 en su lugar no es práctico. [4] [5]
Las condiciones de alta gravedad generadas por la centrífuga se aplican en la industria química, la fundición y la 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 efectivamente la composición de la fase y la morfología de los productos. [6]
Desde que Pearl propuso la teoría del envejecimiento a partir de la tasa de vida, numerosos estudios han demostrado su validez en los poiquilotermos. Sin embargo, en los mamíferos aún falta una demostración experimental satisfactoria porque un aumento impuesto externamente de la tasa metabólica basal de estos animales (por ejemplo, al colocarlos en el frío) suele ir acompañado de perturbaciones 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 a un nivel más alto de gasto metabólico basal (aumento de la "tasa de vida"). La tasa de envejecimiento de ratas de 17 meses de edad 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 el riñón, la reducción del número y el aumento del tamaño de las mitocondrias del tejido cardíaco y la respiración inferior de las mitocondrias del hígado ("eficiencia" reducida: relación ADP: 0 un 20% mayor, P menor que 0,01; "velocidad" reducida: relación de control respiratorio un 8% menor, 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 al gasto metabólico basal específico, fue aproximadamente un 18% mayor que en los controles (P menor que 0,01) después de un período de adaptación inicial de 2 meses. Finalmente, aunque la mitad de los animales centrifugados vivieron sólo un poco menos que los controles (un promedio de 343 frente a 364 días en la centrífuga, diferencia estadísticamente no significativa), la otra mitad (los que sobrevivieron más tiempo) vivieron en la centrífuga un promedio de 520 días (rango 483-572) en comparación con un promedio de 574 días (rango 502-615) para los controles, calculados a partir del inicio de la centrifugación, o un 11% menos (P menor que 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 se acompaña de un aumento aproximadamente similar en la tasa de envejecimiento de los órganos y una reducción de la supervivencia, de acuerdo con la teoría de la tasa de vida de Pearl sobre el envejecimiento, demostrada previamente de forma experimental 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 del laberinto en un laberinto en T y menos toques exploratorios en un tablero con agujeros. Durante los encuentros diádicos, el grupo de hipergravedad tuvo un menor número de episodios de autoacicalamiento y latencias más cortas antes de cruzar bajo la rata opuesta.