Земная гравитация очень существенна для физиологии клеток, тканей и целых систем, поскольку эволюция растений, наземных животных и человека шла под действием постоянной силы тяжести. Состояние невесомости (микрогравитация) снижает объём жидкости в организме и перестраивает обмен веществ. В частности, с начала систематических полётов в космос было замечено, что после возвращения на Землю содержание кальция в организме астронавтов уменьшается. Однако в полёте помимо невесомости на человека влияют и перегрузки, возникающие при разгоне и посадке космических аппаратов. Такое увеличение силы тяжести по сравнению с земным уровнем называют гипергравитацией. Знания о том, как микро- и гипергравитация воздействует на живой организм, не только важны для поддержания здоровья космонавтов, но и полезны для лечения земных недугов, связанных с нарушением обмена веществ и ограничением подвижности.
Исследовать гипергравитацию в полёте совсем непросто. Поэтому многие эксперименты проводят на Земле. Чтобы искусственно создать перегрузки, сотрудники Института медико-биологических проблем РАН (Москва) при участии коллег из французского института IFRESIS (Institut Fédérative de Recherche en Sciences et Ingénierie de la Santé, Сент-Этьен) провели эксперимент с мышами. Грызунов вращали на центрифуге с ускорением 2 g и оценивали содержание кальция, марганца, фосфора и цинка в костях черепа мышей. Для этого экспериментаторы использовали лазерно-искровой экспресс-анализатор элементного состава (ЛИЭС), разработанный в НПО «Тайфун» (г. Обнинск). Прибор анализирует элементный состав исследуемого вещества, содержащегося в плазме, которая образуется под действием лазера. Анализатор способен определять весьма малые количества того или иного элемента — 0,1—1,0 мг/кг, а сам анализ длится всего 1—3 минуты.
С помощью ЛИЭС было обнаружено, что при гипергравитации содержание Ca, Mg, P, Zn в костях крыши черепа снижается. Наиболее заметны изменения по элементам, входящим в состав гидроксиапатита (Ca10(PO4)6(OH)2) — минеральной основы костей. Так, уровень кальция в ходе экспериментов снизился с 46,26% до 40,57%, а фосфора — с 4,05% до 3,59%. Через 12 часов после центрифугирования содержание элементов в костной ткани черепа повышалось, но незначительно, то есть не достигало исходного уровня.
Биологи предполагают, что потери минералов могут быть связаны с перераспределением жидкости в организме животных под влиянием ускорения. Однако, чтобы подтвердить эту гипотезу, нужно изучить содержание элементов в других частях скелета мышей.
