For nesten et år, eneggede tvillinger Scott og Mark Kelly bodde i forskjellige verdener — bokstavelig talt. Mark likte jordbundne avgang i Tucson, Ariz. I mellomtiden, Scott fløt i også mikrogravitasjon og nullgravitasjon ombord på den Internasjonale romstasjonen noen 400 kilometer (250 km) over planeten. Det året bortsett har gitt forskere klarest ser ennå på hvordan langsiktig romfart kan påvirke den menneskelige kroppen.,
Ti vitenskap lag i nasas Gemini Studien undersøkte bror astronauter før, under og etter Scotts 340 dager i verdensrommet. Lagene studert hver twin er kroppens funksjoner. De kjørte memory-testene. Og de undersøkte menns gener, ser hvilken forskjell kan være grunn til romfart.
Den etterlengtede resultater dukket April 12 i Naturfag. De bekrefter at lange romfart påkjenninger kroppen på mange måter. Plass stue kan endre gener og sende det immune systemet inn i overdrive. Det kan døyve psykisk resonnement og minne.,
Dette er «den mest omfattende vise at vi noen gang har hatt av responsen av kroppen bemannet romfart,» sier Susan Bailey. Hun studerer stråling og kreft ved Colorado State University i Fort Collins. Hun har også ledet en av NASA forskning lag. Hun sier det fortsatt er uklart, men om endringer sett vil føre til langsiktige skadevirkninger.
Gener i verdensrommet
forskerne kunne ikke gå med Scott når han begynte på plass i Mars 2015. Så han måtte hjelpe dem ut. Mens du er i bane rundt jorden, han samlet inn prøver av hans blod, urin og avføring., Andre besøker astronauter førte dem tilbake til Jorden. Deretter, forskningsmiljøer kjørte en rekke ulike tester for å analysere ulike kroppsfunksjoner. De sammenlignet disse data til de som ble tatt før og etter Scotts romfart.
Scotts prøver fra verdensrommet viste mange genetiske endringer fra de som er tatt på Jorden. Mer enn 1000 av sine gener hadde kjemiske markører som ikke var i hans preflight prøver eller i prøver fra Mark. Disse kjemiske markører kalles epigenetisk (Ep-ih-jeh-NETTO-ik) koder. De kan legges til eller fjernes på grunn av miljømessige faktorer. Og de påvirker hvordan genene fungerer., En tag kan påvirke deres aktivitet ved å bestemme om, når eller hvor lenge et gen er slått på eller av.
Noen av Scotts gener endret seg mer enn andre. De med mest epigenetisk koder hjalp regulere DNA, Bailey ‘ s team funnet. Noen håndtak DNA-reparasjon. Andre kontrollere lengden på tips av kromosomer, kalt telomeres.
Telomeres er tenkt å beskytte kromosomer. Forkortet telomeres har vært knyttet til aldring og helse risiko, slik som hjerte-og karsykdommer og kreft. Forskerne hadde forventet Scotts telomeres kan forkorte i den lave tyngdekraften og høy stråling fra verdensrommet., Så ble de overrasket over å finne ut at de faktisk hadde vokst — 14.5 prosent lenger.
At veksten ikke siste, men. Innen 48 timer av hans Mars 2016 vende tilbake til Jorden, Scotts telomeres raskt krympet. Innen flere måneder, de fleste av dem var tilbake til preflight-lengder. Men noen telomeres hadde blitt enda kortere. «Som kan være der han kan være en økt risiko for kreft eller andre helseskader, Bailey sier.,
Christopher Mason studier menneskelig genetikk ved Weill Cornell Medicine i New York City. Hans gruppe har sett på hvilke gener som ble påvirket av romfart., I Scotts tidlig blodprøver fra verdensrommet, Mason ‘ s team nevnt mange immun-system gener som er slått på aktiv modus. Mens kroppen er på plass, «immunforsvaret er på nesten en høy beredskap som en måte å prøve å forstå dette nye miljøet, sier Mason.
Scotts kromosomer gikk også gjennom mange strukturelle endringer, annet team funnet. Kromosom deler ble byttet, snudd opp-ned eller slått sammen. Slike endringer kan føre til infertilitet eller visse typer kreft.
Michael Snyder, som ledet en av de andre lagene, var ikke overrasket over slike endringer., «Dette er naturlige, essensielle stress reaksjoner,» sier han. Snyder studier menneskelig genetikk ved Stanford University i California. Hans gruppe så for stress forårsaket endringer i twins’ immunforsvar, metabolisme og produksjon av proteiner. Det er sannsynlig at høy-energi partikler og kosmiske stråler i verdensrommet forverret endringer i Scotts kromosomer, sier Snyder.
Varige virkninger
de Fleste endringer som Scott opplevd i verdensrommet reversert når han kom til Jorden. Men ikke alt.
forskerne testet Scott igjen etter seks måneder tilbake på land., Om lag 91 prosent av gener som hadde endret aktivitet i rommet, var nå tilbake til det normale. Resten bodde i verdensrommet-modus. Hans immunsystem, for eksempel, er fortsatt i høy beredskap. DNA-reparasjon gener var fortsatt altfor aktiv og noen av hans kromosomer fortsatt var topsy-turvy. Hva er mer, Scott ‘ s mentale evner hadde falt fra preflight-nivåer. Han var tregere og mindre nøyaktig på kort sikt minne og logikk tester.
Det er uklart om disse resultatene er definitivt fra romfart. Det er delvis fordi observasjonene er fra bare én person., «Bottom line: Det er massevis vi vet ikke,» sier Snyder.
Flere svar kan komme fra kommende oppdrag. I oktober i fjor, NASA finansiert 25 nye prosjekter som hver kan sende opptil 10 astronauter på årets romferder., Og på April 17, NASA kunngjorde en utvidet plass besøk for U.S. astronaut Christina Koch. Hun nådde den Internasjonale romstasjonen i Mars. Dette oppdraget, frem til februar 2020, vil gjøre henne tilbake den lengste ennå for en kvinne.
Men å lære plass virkelig påvirker helse kan kalle for enda lengre turer. Et oppdrag til Mars og tilbake ville ta anslagsvis 30 måneder. Det ville også sende astronauter utover Jordens beskyttende magnetfelt. At feltet beskytter mot DNA-skader stråling fra solstormer og kosmiske stråler.,
Bare astronautene på lunar oppdrag har gått utover Jordens magnetiske felt. Ingen av de turene varte mer enn et par dager hver. Så ingen har brukt enda ett år i ubeskyttet miljø, la alene på 2,5 år.
Markus Löbrich fungerer ved det Tekniske Universitetet i Darmstadt i Tyskland. Selv om det ikke er en del av NASA Tvillinger Studere, han gjør forskning på stråling er virkninger på kroppen. De nye dataene er imponerende, sier han, men markere at vi er ennå ikke klar for langsiktige romfart.,
En måte å unngå slike lange plass eksponeringer ville være å øke hastigheten på tur, bemerker han. Kanskje nye måter å drivende raketter gjennom rommet kan nå fjerne steder som er mer raskt. Men mest av alt, sier han, er å sende mennesker til Mars vil kreve bedre måter å beskytte folk mot stråling i verdensrommet.