Beim Übergang vom Wasser- zum Landleben war die Wahrnehmung von "oben" und "unten" besonders wichtig für die Orientierung von Wurzeln, Sprossen, Blättern und Blüten. Dafür entwickelten die Pflanzen Mechanismen, mit denen sie sich anhand der Schwerkraft orientieren konnten. Diese Mechanismen wirken nicht nur auf die Funktion ganzer Organe, sondern auch auf einzelne Zellen und lassen sich besonders gut untersuchen, wenn die Schwerkraft ausgeschaltet wird.
Für das SIMBOX-Experiment werden pflanzliche Zellkulturen verwendet. Diese ermöglichen Untersuchungen an einer einheitlichen Population von Zellen mit identischen Eigenschaften. Sie sind damit hervorragend geeignet, Reaktionen von Pflanzen auf sich ändernde Umgebungsbedingungen, wie etwa variierende Schwerkraftfelder, zu analysieren. Im SIMBOX-Experiment werden aus Sprossstücken gewonnene Kalluszellen von Arabidopsis thaliana - der Ackerschmalwand - verwendet.
Dieses Material reagiert auf molekularer Ebene sehr schnell auf biotischen und abiotischen Stress. Eine Veränderung des Schwerkraftfelds hat in diesem System bereits im Sekundenbereich vorübergehende Änderungen zur Folge. Das Ziel des SIMBOX-Experiments ist es, molekulare, biochemische und physiologische Gleichgewichtszustände aufzuspüren, die nach längeren Phasen von Schwerelosigkeit - etwa fünf Tage - auftreten. Dies wird erreicht durch eine Analyse der Gen- und Protein-Expression. Diese vergleichen die Wissenschaftler mit den Ergebnissen aus einer Referenzgruppe, die auf einer Zentrifuge an Bord von Shenzhou auf Erdschwerkraft beschleunigt wurde sowie einer Kontrollgruppen auf dem Boden.