1984 წელს NASA-ს კოს­მო­სურ ხო­მალდ “ჩე­ლენ­ჯერ­ზე“ და­ახ­ლო­ე­ბით 3400 ფუტ­კა­რი გაგ­ზავ­ნეს. მწე­რებ­მა ფი­ჭის აშე­ნე­ბა შეძ­ლეს, თუმცა მის უჯრედებს დედამიწაზე დამახასიათებელი დახრილობა აღარ ჰქონდათ

1984 წელს კოსმოსურ ხომალდ „ჩელენჯერის“ ბორტზე ჩატარებულმა ექსპერიმენტმა აჩვენა, რომ ფუტკრებს უწონადობის პირობებშიც შეუძლიათ ფიჭის აშენება, თუმცა დედამიწის გრავიტაციის გარეშე მათ უჯრედების სივრცეში ჩვეულებრივი ორიენტაციის შენარჩუნება გაუჭირდათ. ექსპერიმენტი საინტერესოა იმით, რომ მან გამოავლინა გრავიტაციის როლი ფუტკრების ქცევასა და რთული სტრუქტურების აგებაში.

მოვლენების აღწერა

1984 წლის აპრილში, ამერიკული კოსმოსური ხომალდის „ჩელენჯერის“ მისიის დროს, დედამიწის ორბიტაზე დაახლოებით 3 400 თაფლის ფუტკარი გაგზავნეს, რათა მეცნიერებს შეესწავლათ, შეძლებდნენ თუ არა მწერები უწონადობის პირობებში ფიჭის აშენებას. ექსპერიმენტი შვიდ დღეს გაგრძელდა და აჩვენა, რომ გრავიტაციის არარსებობა ფუტკრებს ფიჭის აგებაში ხელს არ უშლიდა, თუმცა უჯრედების სივრცეში ორიენტაცია დედამიწაზე არსებული ჩვეულებრივი წესისგან განსხვავდებოდა [1,2].

კვლევის იდეა ამერიკელ მოსწავლეს, დენ პოსკევიჩს ეკუთვნოდა. მისი მიზანი იყო გაერკვია, რამდენად არის ფიჭის გეომეტრია დამოკიდებული გრავიტაციაზე და შეინარჩუნებდნენ თუ არა ფუტკრები უჯრედების დამახასიათებელ ექვსკუთხა ფორმას ისეთ გარემოში, სადაც ზემოთ და ქვემოთ მიმართულების ჩვეულებრივი აღქმა შეუძლებელია.

ექსპერიმენტი განხორციელდა NASA-ს მოსწავლეთა კოსმოსური კვლევების პროგრამის ფარგლებში. ფუტკრები სპეციალურ ალუმინის კონტეინერში მოათავსეს, რომელსაც გამჭვირვალე საფარი, საკვების მიწოდების სისტემა და ფიჭის ასაშენებლად საჭირო ჩარჩოები ჰქონდა. კოსმოსში გაგზავნილ კოლონიას დედამიწაზე დარჩენილი საკონტროლო ჯგუფიც ჰყავდა, რაც მკვლევრებს ორი გარემოს პირობებში აგებული ფიჭის შედარების საშუალებას აძლევდა [1,2].

კონტექსტი და ფონი

ფუტკრის ფიჭა ბუნებაში არსებული ერთ-ერთი გამორჩეული კონსტრუქციაა. მისი უჯრედები, როგორც წესი, ექვსკუთხა ფორმისაა, რაც სივრცის ეფექტიან გამოყენებასა და სტრუქტურის სიმტკიცეს უზრუნველყოფს. ფიჭა ერთდროულად ასრულებს რამდენიმე ფუნქციას: მასში ინახება თაფლი და ყვავილის მტვერი, ვითარდება ფუტკრის ნაშიერი და ინარჩუნებს კოლონიისთვის მნიშვნელოვან საკვებ მარაგს.

დედამიწაზე ფიჭის აგებისას ფუტკრები გარემოს სხვადასხვა სიგნალს იყენებენ. მათთვის მნიშვნელოვანია არა მხოლოდ ზედაპირის ფორმა და ერთმანეთთან შეხების შესაძლებლობა, არამედ გრავიტაციით განპირობებული მიმართულებაც. ფიჭის უჯრედების დახრილობა ხელს უწყობს თაფლის შენარჩუნებას და კონსტრუქციის ფუნქციურ მოწყობას.

კოსმოსში კი გრავიტაციის გავლენა მნიშვნელოვნად მცირდება. ასეთ პირობებში ცოცხალ ორგანიზმებს უჭირთ იმ სივრცითი ნიშნების გამოყენება, რომლებსაც დედამიწაზე ყოველდღიურად ეყრდნობიან. ეს ეხება როგორც გადაადგილებას, ისე სხეულის მდებარეობის აღქმასა და მოძრაობის კოორდინაციას.

ფუტკრების ექსპერიმენტი სწორედ ამ საკითხის შესწავლას ემსახურებოდა. მკვლევრებს აინტერესებდათ, ფიჭის აგების უნარი მხოლოდ თანდაყოლილ ქცევას ეფუძნებოდა თუ მის სწორად ორგანიზებაში გრავიტაციაც მნიშვნელოვან როლს ასრულებდა.

დეტალები და ფაქტები

კოსმოსურ ხომალდ „ჩელენჯერზე“ ფუტკრების კოლონია 1984 წლის 6 აპრილს, მისია STS-41C-ის ფარგლებში გაემგზავრა. ხომალდი დედამიწაზე 13 აპრილს დაბრუნდა. NASA-ს ოფიციალურ ჩანაწერებში ექსპერიმენტის მონაწილეთა რაოდენობა დაახლოებით 3 500-ად არის მითითებული, ხოლო სამეცნიერო ნაშრომში აღწერილია დაახლოებით 3 400 მუშა ფუტკარი და დედა ფუტკარი [1,2].

პირველ ეტაპზე მწერებს ახალ გარემოსთან შეგუება გაუჭირდათ. უწონადობის პირობებში მათთვის რთული იყო სივრცეში გადაადგილება და ზედაპირებზე მყარად მოჭიდება. თუმცა ექსპერიმენტის მიმდინარეობისას ფუტკრებმა ფრენა და კონტეინერის შიგნით გადაადგილება შეძლეს. NASA-ს ანგარიშის მიხედვით, ისინი ერთმანეთსაც ეჭიდებოდნენ და დაახლოებით 25 სანტიმეტრის სიგრძის უწყვეტ ჯაჭვს ქმნიდნენ [1].

ყველაზე მნიშვნელოვანი შედეგი ფიჭის აგება იყო. შვიდდღიანი ფრენის განმავლობაში ფუტკრებმა დაახლოებით 200 კვადრატული სანტიმეტრის, ანუ დაახლოებით 30 კვადრატული დუიმის ფართობის ფიჭა ააშენეს. მასში შაქრის სიროფიც შეინახეს. NASA-ს ანგარიშის მიხედვით, დედამიწაზე დარჩენილმა საკონტროლო ჯგუფმა იმავე პერიოდში გაცილებით მცირე ზომის ფიჭა შექმნა [1,2].

დედამიწაზე დაბრუნების შემდეგ ფიჭის ნიმუშები შეისწავლეს. მკვლევრებმა ერთმანეთს შეადარეს უჯრედების სიმჭიდროვე, სიღრმე, დიამეტრი და კედლების სისქე. აღმოჩნდა, რომ ეს მახასიათებლები კოსმოსში და დედამიწაზე აგებულ ფიჭებში არსებითად მსგავსი იყო.

მთავარი განსხვავება უჯრედების დახრილობას უკავშირდებოდა. დედამიწაზე ფიჭის უჯრედები, ჩვეულებრივ, თანმიმდევრული მიმართულებით არის დახრილი. ეს განლაგება გრავიტაციის გავლენასთან არის დაკავშირებული. კოსმოსში აშენებულ ფიჭაში კი უჯრედების დახრილობა ერთგვაროვანი აღარ იყო: ისინი სხვადასხვა მიმართულებით იყო ორიენტირებული და ჩვეულებრივად ქვემოთ მიმართული განლაგება არ შეინიშნებოდა [3].

ეს შედეგი მიუთითებს, რომ ფუტკრებს ფიჭის აგების ძირითადი უნარი გრავიტაციის გარეშეც შეუნარჩუნდათ, თუმცა სივრცითი ორიენტაციისთვის მნიშვნელოვანი გარემო სიგნალის დაკარგვამ კონსტრუქციის განლაგებაზე გავლენა მოახდინა.

ექსპერიმენტის კიდევ ერთი შედეგი დედა ფუტკრის გამრავლებას უკავშირდებოდა. მან ახალ ფიჭაში დაახლოებით 35 კვერცხი დადო. სამეცნიერო ნაშრომის მიხედვით, ეს კვერცხები დედამიწაზე დაბრუნების შემდეგ სკაში გადატანის პროცესს ვერ გადაურჩა. შესაბამისად, არასწორი იქნებოდა მტკიცება, რომ ექსპერიმენტმა უშუალოდ დაადასტურა კოსმოსში კვერცხებიდან ლარვების გამოჩეკვის შეუძლებლობა — კვლევის აღწერილი შედეგი ეხება კვერცხების გადატანის შემდეგ გადარჩენას [3].

საერთაშორისო ან რეგიონული პერსპექტივა

ფუტკრების კოსმოსური ექსპერიმენტი იმ პერიოდის ბიოლოგიური კვლევების ნაწილი იყო, რომლებიც ცდილობდა გაერკვია, როგორ მოქმედებს დაბალი გრავიტაცია ცოცხალი ორგანიზმების ქცევაზე, მოძრაობასა და განვითარებაზე. კოსმოსური ფრენების პირობებში მცენარეების, მწერებისა და სხვა ორგანიზმების შესწავლა მეცნიერებს საშუალებას აძლევს, გამოყონ ის პროცესები, რომლებიც დედამიწაზე გრავიტაციის მუდმივი გავლენის გამო ერთმანეთისგან რთულად გასარჩევია.

მსგავსი კვლევების მნიშვნელობა მხოლოდ ფუტკრების ქცევის აღწერით არ შემოიფარგლება. ფუტკარი რთული სოციალური ორგანიზმის ნაწილია: კოლონიის წევრები თანამშრომლობენ, საკვებს აგროვებენ, ნაშიერზე ზრუნავენ და ერთობლივად ქმნიან საცხოვრებელ სტრუქტურას. ამიტომ მათი ქცევის შესწავლა მკვლევრებს ეხმარება, უკეთ გაიგონ, როგორ ეგუება ორგანიზებული ცოცხალი სისტემა უჩვეულო გარემოს.

ამ ექსპერიმენტის შედეგები ასევე საინტერესოა მომავალი ხანგრძლივი კოსმოსური მისიებისთვის. თუ ადამიანები მთვარეზე ან მარსზე მუდმივ საცხოვრებელ გარემოს შექმნიან, მნიშვნელოვანი გახდება ისეთი ორგანიზმების ადაპტაციის შესწავლა, რომლებიც ეკოსისტემის ფუნქციონირებაში მონაწილეობენ. ფუტკრები მცენარეთა დამტვერვის ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი ჯგუფია, თუმცა 1984 წლის ექსპერიმენტი არ ჩატარებულა იმის დასადგენად, შეძლებდნენ თუ არა ისინი კოსმოსურ დასახლებებში სრულფასოვანი დამტვერვის უზრუნველყოფას.

საქართველოს კონტექსტი

ფუტკრების კოსმოსური ექსპერიმენტი საქართველოსთვის უშუალო პრაქტიკულ ცვლილებას არ გულისხმობს, თუმცა მისი შედეგები საინტერესოა როგორც მეცნიერების, ისე მეფუტკრეობისა და ეკოლოგიის თვალსაზრისით.

საქართველოში მეფუტკრეობა სოფლის მეურნეობის ერთ-ერთი ტრადიციული მიმართულებაა. ფუტკარი მნიშვნელოვანია არა მხოლოდ თაფლისა და სხვა პროდუქტების წარმოებისთვის, არამედ სასოფლო-სამეურნეო კულტურების დამტვერვისთვისაც. მათი ქცევის, სივრცეში ორიენტაციისა და გარემოს ცვლილებებზე რეაგირების შესწავლა ზოგადად ხელს უწყობს დამტვერვის პროცესისა და ფუტკრის კოლონიების ბიოლოგიის უკეთ გააზრებას.

კოსმოსური ექსპერიმენტის შედეგები არ უნდა განვიხილოთ ისე, თითქოს ისინი პირდაპირ აღწერდეს ფუტკრების ქცევას დედამიწაზე კლიმატის ცვლილების ან სხვა გარემოსდაცვითი ზეწოლის პირობებში. უწონადობა განსხვავებული ფიზიკური გარემოა და მისი შედეგების დედამიწაზე არსებულ პირობებზე გადატანა დამატებით კვლევებს მოითხოვს.

ანალიტიკური, ნეიტრალური შეჯამება

1984 წლის ექსპერიმენტმა აჩვენა, რომ ფუტკრებს შეუძლიათ ფიჭის აშენება მაშინაც, როდესაც გრავიტაცია პრაქტიკულად არ მოქმედებს. კოსმოსში აგებული ფიჭის უჯრედების ძირითადი ზომები და კედლების სისქე დედამიწაზე აშენებული ფიჭის მსგავსად შენარჩუნდა, თუმცა უჯრედების დახრილობა ჩვეულებრივ მიმართულებას აღარ ემთხვეოდა.

კვლევის მთავარი მნიშვნელობა ისაა, რომ ფიჭის აგების უნარი მხოლოდ გრავიტაციაზე არ არის დამოკიდებული, მაგრამ გრავიტაცია გავლენას ახდენს კონსტრუქციის სივრცით ორგანიზებაზე. ექსპერიმენტმა ასევე აჩვენა, რომ ფუტკრებს უწონადობასთან შეგუება და გადაადგილების ახალი ფორმების გამოყენება შეუძლიათ.

მიუხედავად იმისა, რომ კვლევა ოთხ ათეულ წელზე მეტი ხნის წინ ჩატარდა, ის კვლავ საინტერესო მაგალითია იმისა, თუ როგორ შეიძლება კოსმოსურმა გარემომ შეცვალოს ცოცხალი ორგანიზმების ქცევა ისე, რომ მათი ძირითადი ბიოლოგიური შესაძლებლობები შენარჩუნდეს.

წყაროები

1. National Aeronautics and Space Administration. Biological and Medical Experiments on the Space Shuttle, 1981–1985. Washington, DC: NASA; 1986. გვ. 60. NASA Technical Reports Server.

2. National Aeronautics and Space Administration. STS-41C Mission. 1984. NASA — მისიის ოფიციალური ჩანაწერი.

3. Vandenberg JD, Massie DR, Shimanuki H, Peterson JR, Poskevich DM. Survival, behavior and comb construction by honey bees, Apis mellifera, in zero gravity aboard NASA Shuttle Mission STS-13. Apidologie. 1985;16(4):369–384. doi:10.1051/apido:19850402.

4. Smithsonian National Air and Space Museum. Bee Enclosure Module, STS 41-C. სამუზეუმო ექსპონატის ჩანაწერი.