Pająki w kosmosie

0

Na pokładzie STS-134, oprócz ludzkiej załogi, znajdą się także dodatkowi pasażerowie: pająki i muszki owocówki. Odbędą podróż na Międzynarodową Stację Kosmiczną (ISS), gdzie w specjalnie zaprojektowanych pojemnikach spędzą kilkadziesiąt dni. Pozwoli to na przeprowadzenie badań nad przystosowaniem się tych organizmów do warunków mikrograwitacji.

Już wcześniej odbywały się badania nad zwierzętami w przestrzeni kosmicznej, dwa z nich dotyczyły pająków. Pierwsi ośmionożni pasażerowie polecieli na stację Skylab w 1973. Kolejna para wyruszyła w kosmos znacznie później, w 2008 roku, na pokładzie wahadłowca Endeavour w misji STS-126. Pierwsze dni drugiego eksperymentu nie przedstawiały się zbyt zachęcająco – pająki budowały zniekształcone sieci. Po kilku dniach przystosowały się do odmiennego ciążenia i ich sieci stały się o wiele bardziej symetryczne, niestety badanie należało przerwać ze względu na nadmierne rozmnożenie się muszek owocówek. Obiektywy kamer i aparatów zostały zanieczyszczone przez śluz wydzielany przez larwy.

Dlaczego pająki?

Pająki są najliczniejszymi drapieżnikami na Ziemi. Występuje aż 40 000 opisanych gatunków. Od innych owadów odróżnia je budowa ciała: posiadają 4 pary odnóży i dwa segmenty ciała, przy tym nie mają skrzydeł i czułek. Dodatkowo wyposażone są w szczękoczułki zakończone ostrymi kłami jadowymi oraz gruczoły przędnie, w których produkują jedwab do budowy pajęczyn.

Jad pająków jest toksyczny dla innych owadów, nieliczne gatunki stanowią zagrożenie dla kręgowców, w tym człowieka. Pająki tępią szkodniki, takie jak muchy i mszyce, stąd w misji z 2008 roku i planowanej ze startem wahadłowca STS-134 pożywieniem badanych owadów są muszki owocówki.

Cykl życia pająków zaczyna się od jajka. Znajduje się ono, wraz z dziesiątkami lub setkami innych, w tworzonej przez samicę specjalnej „torbie” z pajęczyny. Po wylęgnięciu się młode zmierzają na wysoki punkt (np. źdźbło trawy), wypuszczają nić i unoszą się wraz z nią nawet kilka kilometrów od miejsca wylęgu. Do pełni dojrzałości zmieniają pancerz od 4 do 12 razy.

Pająki polują na dwa sposoby: aktywnie poszukują swojej ofiary albo budują misterne pajęczyny-pułapki. Właśnie pajęczyny są obiektem badań w misjach pająków. W ich konstrukcji owad wykorzystuje grawitację i np. podmuchy wiatru, dlatego tak interesujące jest zachowanie się tych zwierząt w warunkach, gdzie siły grawitacji są niezwykle słabe. Jak będą wyglądać ich sieci? Czy pająki zdołają dostosować sposób tworzenia do nowych warunków?

Ze względu na kształt pajęczyn, na potrzeby eksperymentu, sięgano po pająki z rodziny krzyżakowatych, których sieci są płaskimi, często okrągłymi tworami rozpiętymi między przeszkodami. W badaniach z 2008 roku obserwowano pająki budujące sieci symetryczne. Na potrzeby przyszłego eksperymentu wybrano gatunek, którego pajęczyny są asymetryczne (Nephila clavipes).

Protokół badania Nephila clavipes

1. Cztery identyczne pojemniki stanowiące przestrzeń życiową pająków zostaną rozdzielone na dwie pary: jedna para stanie się próbką kontrolną na Ziemi, druga poleci na pokładzie promu Endeavour w misji STS-134 na Międzynarodową Stację Kosmiczną (ISS). Każdy z pojemników posiada cztery przyciski, które uaktywniają wewnętrzne komory skrzynki. W trzech z komór znajdują się muszki owocówki, w czwartej woda (wstępnie będzie to „przechowalnik” pająka). W trakcie otwierania komór z muszkami pająki nie będą w stanie się tam dostać. Komory te otwierane będą w trakcie karmienia pająków. Pojemnik będzie ukryty za szklaną szybą, uniemożliwiającą ucieczkę pająkom i muszkom.

2. Na 30 godzin przed startem na wahadłowcu Endeavour muszki owocówki (ok. 30-40, z czego połowa to samce i połowa samice) i woda trafią do wewnętrznych komór. Osobnik Nephila clavipes zostanie umieszczony w komorze czwartej.

3. 28 godzin przed startem pojemniki zostaną umieszczone w części dziobowej wahadłowca. Będą przechowywane w temperaturze 21°C w ciemności.

4. Cztery dni po umieszczeniu na wahadłowcu załogant przeniesie pojemniki do BioServe Commercial Generic Bioprocessing Apparatus (CGBA) na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. CGBA zasili oświetlenie i kamery w pojemnikach, a także utrzyma wymaganą temperaturę 25°C. Po instalacji załogant wciśnie czwarty przycisk, uwalniając pająka do jego właściwego środowiska, następnie uruchomi trzeci przycisk, uwalniając 10-30 muszek do przestrzeni życiowej pająka. Po uwolnieniu nastąpi zamknięcie trzeciej komory.

5. Każdy pojemnik będzie oświetlany przez białe diody LED w cyklu 12-godzinnym. Między godziną 19 a 20 światła będą przyciemniane (dla symulacji zmierzchu), a między godziną 7 a 8 lekko rozjaśniane (dla symulacji świtu).

6. Po 24 godzinach co 5 minut będą wykonywane czarno-białe zdjęcia wnętrza pojemnika. Wysyłane będą one do personelu BioServe na Ziemi, araz dziennie zamieszczane będą na stronie Baylor College of Medicine’s BioEd Online oraz stronach K8 science (www.bioedonline.org i www.k8science.org). Filmy (konstrukcja pajęczyny, pochwycenie ofiary, jedzenie, trawienie itp.) także będą udostępniane.

7. Cztery dni po instalacji załogant kolejny raz za pomocą przycisku otworzy komorę trzecią i wypuści 15-30 muszek do środowiska pająka, otworzy także komorę drugą, dając muszkom świeże pożywienie i nowe miejsce do reprodukcji. Co cztery dni operacja będzie powtarzana, a załogant będzie otwierał i zamykał odpowiednie komory z muszkami.

8. Eksperyment zakończy się po 45 dniach od dokowania do ISS.

Cele eksperymentu

1. Długofalowe zmiany w konstrukcji pajęczyny przez pająka z rodzaju krzyżakowatych na skutek mikrograwitacji w jego przestrzeni życiowej.

2. Zachowanie muszek owocówek w trakcie 45 dni przebywania w warunkach mikrograwitacji.

Wyniki oraz zdjęcia z eksperymentu będą udostępniane dla studentów na Ziemi.

(Źródło: NASA, bioedonline.org)

Wnętrze Commercial Generic Bioprocessing Apparatus. Jest to pojemnik, który będzie habitatem pająka i muszek owocówek. W trzech otworach od lewej strony będą znajdować się muszki owocówki, w rogu po prawej stronie - woda. Reszta pojemnika to przestrzeń życiowa Nephila clavipes. (Credit: BioServe)

Zdjęcie przedstawia Nephila clavipes w pojemniku będącym jego środowiskiem życia na czas eksperymentu. (Credit: BioServe)

Share.

Comments are closed.