Å mate astronauter på langvarige oppdrag er fortsatt et av de vanskeligste problemene i romutforskning, ettersom mat ikke bare kan dyrkes på samme måte som på jorden. Et team av forskere ved Japans Okama University of Science studerer om sjømat, en av de eldste og mest spiste matvarene på planeten, faktisk kan være en del av den løsningen. Deres nye studie, nylig publisert i tidsskriftet Microgravity Science and Technology, undersøkte hvordan reker oppfører seg og lever når de blir utsatt for et simulert mikrogravitasjonsmiljø, og ga et tidlig, men lovende signal om at krepsdyr kan være en del av den fremtidige næringskjeden for astronauter som lever på månen eller utover.
Hvorfor er det så vanskelig å teste dyr i mikrogravitasjon?
De fleste mikrogravitasjonseksperimenter på jorden er avhengige av fallkamre eller parabolflyvninger, som begge leverer bare noen få sekunder med ekte vektløshet, en periode for kort til å teste meningsfylt oppførsel. Den internasjonale romstasjonen tillater lengre eksponeringer, men tilgangen er dyr og plassen om bord er ekstremt begrenset. For å løse dette problemet brukte teamet en enhet kalt en klinostat, et kammer som roterer gjenstander inne for å simulere noen av effektene av mikrogravitasjon ved å avbryte tyngdekraften gjennom kontinuerlig reposisjonering. I følge studien med tittelen In Situ Observation of Shrimp Feeding in Microgravity publisert av forsker C. Yokota og medarbeidere, roterer standard kliniske aerostater vanligvis med bare 10 til 25 omdreininger per minutt, en hastighet som er for langsom for smidige dyr fordi de kan reorientere seg før simulert vektløshet trer i kraft.
Bygg raskere kliniske behandlingsmaskiner for komplekse dyr
For å løse dette problemet designet forskerne et tilpasset klinisk klimaanlegg som roterer med omtrent 130 omdreininger per minutt, mer enn to ganger per sekund. Denne raske rotasjonen gir ikke dyr som reker nok tid til å omorientere kroppene sine til jordens tyngdekraft før orienteringen deres endres igjen, noe som effektivt skaper en tilstand av pseudo-vektløshet inne i kammeret. I følge en offisiell kunngjøring fra Okama University of Science, er dette den første studien av sitt slag som observerer atferden av levende reker under simulerte mikrogravitasjonsforhold ved å bruke denne typen høyhastighets rotasjonsoppsett.
Se babyreker prøve å spise mens de steker
For hovedeksperimentet ble baby-kuruma-reker plassert inne i en prøveboks utstyrt med et digitalkamera og lyskilde, og deretter utsatt for et simulert mikrogravitasjonsmiljø i 15 minutter mens forskerne observerte fôringsinnsatsen deres. Den raske rotasjonen får vannet inne i tanken til å strømme rundt med betydelig kraft, og skaper en estimert intern strømning på 0,15 meter/sekund. For å takle dette kaoset ble reker sett klamre seg til plastnetting plassert inne i tankene, og de spiste stort sett bare matpellets som fløt rett foran munnen deres i stedet for aktivt å jakte som under normal tyngdekraft. Spesielt mater reker mest effektivt i korte perioder når vannstrømmen er stabil, og gir sterke ledetråder om at reker er i stand til å søke i mikrogravitasjon når de får muligheten.
Genetiske endringer knyttet til kroppsbevegelser og struktur
I tillegg til atferd ser forskerne også etter biologiske endringer på genetisk nivå. En egen gruppe reker ble eksponert for et simulert mikrogravitasjonsmiljø i 24 timer, hvoretter deres RNA ble sammenlignet med en kontrollgruppe holdt i normal tyngdekraft ved bruk av Gene Ontology-analyse. Denne sammenligningen avslørte betydelige endringer i gener involvert i kitinmetabolisme og utvikling av skjellaget, som begge er nært knyttet til rekens eksoskjelett og dens evne til å bevege seg. Disse genetiske endringene antyder at mikrogravitasjon påvirker reker på et biologisk nivå, ikke bare når det gjelder tilsynelatende bevegelse eller fôringsatferd.
Eksperimenter med reker dynket i saltlake i flere dager på rad
Fordi større reker er vanskelig å teste i statistisk signifikante tall, utførte teamet et støtteeksperiment med Artemia, ofte kjent som artemia eller sjøaper, og roterte dem i fire påfølgende dager inne i en klinisk balsam. Under denne lengre eksponeringen fortsatte artemiarekene å lykkes med å spise algene, produsere avfall og øke merkbart i størrelse, noe som tyder på at de kan leve stort sett normale liv selv i langvarig simulert mikrogravitasjon uten tilsynelatende skadelige effekter notert under eksperimentet.
Ting å undersøke før reker kommer inn på rommenyen
Ikke alle deler av studien gikk etter planen. Forskerne håpet i utgangspunktet å samle sammenlignbare data om fisken, men begrensninger i kameraoppsettet betydde at de nåværende resultatene bare inkluderte reker og artemia, og etterlot fiskens oppførsel et åpent spørsmål for fremtidig forskning. Separate pågående innsats, inkludert Lunar Hatch-programmet, som tar sikte på å introdusere befruktede fiskeegg i månevannsystemet, og SpaceGenFish, som utvikler et automatisert akvakultursystem for bruk på den internasjonale romstasjonen, jobber med å fylle dette gapet. For nå gir rekeresultatene et oppmuntrende, om tidlig, tegn på at akvakultur faktisk kan spille en rolle i å mate astronauter på fremtidige månebaser, så lenge videre forskning fortsetter å bygge på disse første funnene.