Per quasi un anno, i gemelli identici Scott e Mark Kelly hanno vissuto in mondi diversi — letteralmente. Mark godeva della pensione legata alla Terra a Tucson, Ariz. Nel frattempo, Scott galleggiava in microgravità a bordo della Stazione Spaziale Internazionale a circa 400 chilometri (250 miglia) sopra il pianeta. Quell’anno a parte ha dato agli scienziati lo sguardo più chiaro di quanto il volo spaziale a lungo termine possa influenzare il corpo umano.,
Dieci team scientifici nello studio Gemelli della NASA hanno esaminato i fratelli astronauti prima, durante e dopo i 340 giorni di Scott nello spazio. Le squadre hanno studiato le funzioni del corpo di ciascun gemello. Hanno fatto dei test di memoria. E hanno esaminato i geni degli uomini, cercando quali differenze potrebbero essere dovute ai viaggi nello spazio.
I risultati tanto attesi sono apparsi il 12 aprile su Science. Confermano che i lunghi viaggi spaziali stressano il corpo umano in molti modi. Space living può cambiare i geni e inviare il sistema immunitario in overdrive. Può offuscare il ragionamento mentale e la memoria.,
Questa è “la visione più completa che abbiamo mai avuto della risposta del corpo umano al volo spaziale”, afferma Susan Bailey. Studia radiazioni e cancro alla Colorado State University di Fort Collins. Ha anche guidato uno dei team di ricerca della NASA. Dice che non è ancora chiaro, tuttavia, se i cambiamenti visti causeranno danni a lungo termine.
Geni nello spazio
Gli scienziati non potevano andare con Scott quando è entrato nello spazio nel marzo 2015. Quindi ha dovuto aiutarli. Mentre era in orbita, raccolse campioni del suo sangue, urina e feci., Altri astronauti in visita li riportarono sulla Terra. Quindi, i team di ricerca hanno eseguito una serie di test diversi per analizzare le varie funzioni del corpo. Hanno confrontato questi dati con quelli presi prima e dopo il volo spaziale di Scott.
I campioni di Scott dallo spazio hanno mostrato molti cambiamenti genetici rispetto a quelli presi sulla Terra. Più di 1.000 dei suoi geni avevano marcatori chimici che non erano nei suoi campioni di preflight o nei campioni di Mark. Questi marcatori chimici sono chiamati tag epigenetici (Ep-ih-jeh-NET-ik). Possono essere aggiunti o rimossi a causa di fattori ambientali. E influenzano il funzionamento dei geni., Un tag potrebbe influenzare la loro attività determinando se, quando o per quanto tempo un gene è acceso o spento.
Alcuni dei geni di Scott sono cambiati più di altri. Quelli con i tag più epigenetici hanno aiutato a regolare il DNA, ha scoperto il team di Bailey. Alcuni si occupano della riparazione del DNA. Altri controllano la lunghezza delle punte dei cromosomi, chiamati telomeri.
Si pensa che i telomeri proteggano i cromosomi. I telomeri accorciati sono stati collegati all’invecchiamento e ai rischi per la salute, come le malattie cardiache e il cancro. Gli scienziati si aspettavano che i telomeri di Scott potessero accorciarsi nella bassa gravità e nell’alta radiazione dello spazio., Così sono stati sorpresi di scoprire che in realtà erano cresciuti-14.5 per cento più a lungo.
Quella crescita non durò, tuttavia. Entro 48 ore dal suo ritorno sulla Terra nel marzo 2016, i telomeri di Scott si ridussero rapidamente. Nel giro di diversi mesi, la maggior parte di loro erano di nuovo a lunghezze preflight. Ma alcuni telomeri erano diventati ancora più corti. ” Potrebbe essere lì che potrebbe essere a maggior rischio ” di cancro o altri problemi di salute, dice Bailey.,
Christopher Mason studia genetica umana alla Weill Cornell Medicine di New York City. Il suo gruppo ha esaminato quali geni sono stati influenzati dal volo spaziale., Nei primi campioni di sangue di Scott dallo spazio, il team di Mason ha notato che molti geni del sistema immunitario sono passati alla modalità attiva. Mentre un corpo è nello spazio, “il sistema immunitario è quasi in allerta come un modo per cercare di capire questo nuovo ambiente”, dice Mason.
Anche i cromosomi di Scott hanno subito molti cambiamenti strutturali, ha scoperto un altro team. Le parti cromosomiche sono state scambiate, capovolte o addirittura fuse. Tali cambiamenti possono portare alla sterilità o ad alcuni tipi di cancro.
Michael Snyder, che ha guidato un’altra delle squadre, non è stato sorpreso da tali cambiamenti., ” Queste sono risposte naturali e essenziali allo stress”, dice. Snyder studia genetica umana presso la Stanford University in California. Il suo gruppo ha cercato cambiamenti causati dallo stress nel sistema immunitario dei gemelli, nel metabolismo e nella produzione di proteine. È probabile che le particelle ad alta energia e i raggi cosmici nello spazio abbiano peggiorato i cambiamenti nei cromosomi di Scott, dice Snyder.
Effetti duraturi
La maggior parte dei cambiamenti che Scott ha sperimentato nello spazio invertito una volta tornato sulla Terra. Ma non tutto.
I ricercatori hanno testato Scott di nuovo dopo sei mesi a terra., Circa il 91 per cento dei geni che avevano cambiato attività nello spazio erano ora tornati alla normalità. Il resto è rimasto in modalità spazio. Il suo sistema immunitario, per esempio, è rimasto in allerta. I geni di riparazione del DNA erano ancora eccessivamente attivi e alcuni dei suoi cromosomi erano ancora sottosopra. Inoltre, le capacità mentali di Scott erano diminuite dai livelli di preflight. Era più lento e meno preciso sulla memoria a breve termine e test logici.
Non è chiaro se questi risultati provengano sicuramente dal volo spaziale. Questo è in parte perché le osservazioni provengono da una sola persona., “Linea di fondo: c’è una tonnellata che non conosciamo”, dice Snyder.
Altre risposte potrebbero venire dalle prossime missioni. Lo scorso ottobre, la NASA ha finanziato 25 nuovi progetti che ciascuno potrebbe inviare fino a 10 astronauti in missioni spaziali di un anno., E il 17 aprile, la NASA ha annunciato una visita spaziale estesa per l’astronauta statunitense Christina Koch. Ha raggiunto la Stazione Spaziale Internazionale a marzo. Questa missione, fino a febbraio 2020, renderà il suo volo spaziale il più lungo ancora per una donna.
Ma per imparare come lo spazio influisce davvero sulla salute può richiedere viaggi anche più lunghi. Una missione su Marte e ritorno richiederebbe circa 30 mesi. Avrebbe anche inviato astronauti oltre il campo magnetico protettivo della Terra. Quel campo protegge dalle radiazioni dannose per il DNA dai brillamenti solari e dai raggi cosmici.,
Solo gli astronauti delle missioni lunari sono andati oltre il campo magnetico terrestre. Nessuno di questi viaggi è durato più di un paio di giorni ciascuno. Quindi nessuno ha trascorso nemmeno un anno in quell’ambiente non protetto, per non parlare di 2,5 anni.
Markus Löbrich lavora presso l’Università Tecnica di Darmstadt in Germania. Sebbene non faccia parte dello studio dei gemelli della NASA, fa ricerche sugli effetti delle radiazioni sul corpo. I nuovi dati sono impressionanti, dice, ma evidenziano che non siamo ancora pronti per viaggi spaziali a lungo termine.,
Un modo per evitare esposizioni spaziali così lunghe sarebbe quello di accelerare il viaggio, osserva. Forse nuovi modi di propulsione razzi attraverso lo spazio potrebbe raggiungere luoghi lontani più rapidamente. Ma soprattutto, dice, l’invio di persone su Marte richiederà modi migliori per proteggere le persone dalle radiazioni nello spazio.