Effect of microgravity on the development of embryos/larvae and the larval esophageal musculature of the purple starfish, Pisaster ochraceus

Abstract

Early gastrula stage embryos of the purple starfish, Pisaster ochraceus, were raised for 10 days in microgravity (µG) in an Aquatic Research Facility aboard the space shuttle Endeavour (STS 77). Controls consisted of embryos raised at 1 × g (1G) in flight and embryos raised at 1G on the ground. Experimental organisms and controls were fixed on mission days (MD) 3, 4, 5, 6, and 7 and one sample was returned alive. Comparison of the µG embryos with the 1G in-flight controls and ground controls suggests that there is little difference in size and overall development. Scanning electron microscopic examination of the development of the esophageal musculature showed that the pattern of development and differentiation was normal and was the same in both the in-flight and ground controls. The esophageal muscle cells of specimens returned alive after 10 days in µG contracted normally. Detailed transmission electron microscopic examination of MD 7 embryos revealed a decreased amount of sarcoplasmic reticulum in the µG embryos compared with both MD 7 1G in-flight and ground controls. These results suggest that while exposure to µG may slow muscle differentiation slightly, it has little overall effect on embryos/larvae of up to 7-8 days of development.Résumé : Des embryons de l'étoile de mer Pisaster ochraceus en début de gastrulation ont été gardés en élevage pendant 10 jours en état de microgravité (µG) dans le laboratoire de recherche aquatique à bord de la navette spatiale Endeavour (STS 77). Les témoins utilisés étaient des embryons élevés à 1 × g (1G) en vol et des embryons élevés à 1G au sol. Les animaux expérimentaux et les témoins ont été fixés aux jours 3, 4, 5, 6 et 7 de la mission et un échantillon a été retourné au sol vivant. La comparaison entre les embryons µG, les témoins 1G en vol et les témoins au sol a révélé que les conditions de µG entraînent peu de changement marqué de la taille ou du développement global des embryons. L'examen au microscope électronique à balayage a démontré que le développement de la musculature oesophagienne et la différenciation se déroulaient normalement, de la même façon chez les témoins en vol et les témoins au sol. Les cellules musculaires de l'oesophage des spécimens retournés vivants au sol après 10 jours dans des conditions de µG se contractaient normalement. L'examen détaillé au microscope électronique ordinaire des embryons fixés au jour 7 de la mission a révélé que le reticulum sarcoplasmique des embryons µG était moins abondant que celui des témoins 1G en vol ou au sol. Ces résultats indiquent que si l'exposition à la µG ralentit légèrement la différenciation musculaire, elle n'a pas d'effet global important sur les embryons/larves jusqu'aux jours 7-8 du développement.[Traduit par la Rédaction] Crawford and Martin 1650