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Biologia gravitacional
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La biología gravitacional es el estudio de los efectos que la gravedad tiene sobre los organismos vivos. A lo largo de la historia de la Tierra, la vida ha evolucionado para sobrevivir a condiciones cambiantes, como los cambios en el clima y el hábitat. Sin embargo, un factor constante en la evolución desde que la vida comenzó en la Tierra es la fuerza de la gravedad. Como consecuencia, todos los procesos biológicos están acostumbrados a la fuerza de gravedad siempre presente e incluso pequeñas variaciones en esta fuerza pueden tener un impacto significativo en la salud y la función de los organismos.
Gravedad y vida en la tierra
La fuerza de la gravedad en la superficie de la Tierra, normalmente denotada g , se ha mantenido constante tanto en dirección como en magnitud desde la formación del planeta.
Como resultado, tanto la vida vegetal como la animal han evolucionado para confiar en ella y hacerle frente de varias maneras.
Uso de la gravedad por la planta
Los tropismos de las plantas son movimientos direccionales de una planta con respecto a un estímulo direccional. Uno de esos tropismos es el gravitropismo, o el crecimiento o movimiento de una planta con respecto a la gravedad. Las raíces de las plantas crecen hacia la fuerza de la gravedad y lejos de la luz solar, y los brotes y tallos crecen contra la fuerza de la gravedad y hacia la luz solar.
Animal lucha con la gravedad
La gravedad ha tenido un efecto en el desarrollo de la vida animal desde el primer organismo unicelular. El tamaño de las células biológicas individuales es inversamente proporcional a la fuerza del campo gravitacional ejercido sobre la célula. Es decir, en los campos gravitacionales más fuertes, el tamaño de las celdas disminuye, y en los campos gravitacionales más débiles, el tamaño de las celdas aumenta. La gravedad es, por lo tanto, un factor limitante en el crecimiento de las células individuales.
Las células que eran naturalmente más grandes que el tamaño que permitiría la gravedad por sí sola tuvieron que desarrollar medios para proteger contra la sedimentación interna. Varios de estos métodos se basan en el movimiento protoplasmático, la forma delgada y alargada del cuerpo celular, el aumento de la viscosidad citoplasmática y un rango reducido de gravedad específica de los componentes celulares en relación con el plasma molido.
Los efectos de la gravedad en organismos con muchas células son considerablemente más drásticos. Durante el período en que los animales evolucionaron por primera vez para sobrevivir en tierra, se habría requerido un método de locomoción dirigida y, por lo tanto, una forma de esqueleto interno o esqueleto externo para hacer frente al aumento de la fuerza de gravedad debido a la fuerza de flotabilidad hacia arriba debilitada. Antes de este punto, la mayoría de las formas de vida eran pequeñas y tenían una apariencia de gusano o medusa, y sin este paso evolutivo no habría sido capaz de mantener su forma o moverse en tierra.
En vertebrados terrestres más grandes, las fuerzas gravitacionales influyen en los sistemas musculoesqueléticos, la distribución de fluidos y la hidrodinámica de la circulación.
Gravedad y vida en otra parte
Más información: Ingravidez § Efectos sobre la salud humana y fuerza G § Tolerancia humana de la fuerza g
Todos los días, la realización de la habitación espacial se vuelve más cercana, e incluso hoy existen estaciones espaciales y son el hogar de residentes a largo plazo, aunque aún no permanentes. Debido a esto, existe un creciente interés científico en cómo los cambios en el campo gravitacional influyen en diferentes aspectos de la fisiología de los organismos vivos, especialmente los mamíferos, ya que estos resultados normalmente pueden estar estrechamente relacionados con los efectos esperados en los humanos. Toda la investigación actual en este campo se puede clasificar en dos grupos.
El primer grupo consiste en los experimentos que involucran campos gravitacionales de menos de un g , denominados hipogravedad . Sin gravedad artificial, una estación espacial o una nave espacial en un vuelo espacial estarán en hipogravedad. Por lo tanto, la comprensión de los efectos de la hipogravedad en el cuerpo humano es necesaria para los viajes espaciales prolongados y la colonización.
El segundo grupo consiste en aquellos que involucran campos gravitacionales de más de un g , denominados hipergravedad . Durante breves períodos durante el despegue y aterrizaje de naves espaciales, los astronautas están bajo la influencia de la hipergravedad. También es necesario comprender los efectos de la hipergravedad si alguna vez se produce la colonización de planetas más grandes que la Tierra.
Experimentos recientes
Experimentos recientes han demostrado que las alteraciones en el metabolismo, la función de las células inmunes, la división celular y la unión celular se producen en la hipogravedad del espacio. Por ejemplo, después de una cuestión de días en microgravedad (<[matemáticas] 10 ^ – ^ 3) [/ matemáticas], las células inmunes humanas no pudieron diferenciarse en células maduras. Una de las grandes implicaciones de esto es que si ciertas células no pueden diferenciarse en el espacio, es posible que los organismos no puedan reproducirse con éxito después de la exposición a la gravedad cero.
Los científicos creen que el estrés asociado con el vuelo espacial es responsable de la incapacidad de algunas células para diferenciarse. Estas tensiones pueden alterar las actividades metabólicas y pueden alterar los procesos químicos en los organismos vivos. Un ejemplo específico sería el del crecimiento de las células óseas. La microgravedad impide el desarrollo de las células óseas. Las células óseas deben unirse a algo poco después del desarrollo y morirán si no pueden. Sin la fuerza descendente de una fuerza gravitacional sobre estas células óseas, flotan al azar y eventualmente mueren. Esto sugiere que la dirección de la gravedad puede dar a las células pistas sobre dónde unirse.
