przez prawie rok Bliźniaki Scott i Mark Kelly żyli w różnych światach — dosłownie. Mark cieszył się ziemską emeryturą w Tucson, Ariz. Tymczasem Scott płynął w mikrograwitacji na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej około 400 kilometrów (250 mil) nad planetą. Ten rok dał naukowcom najjaśniejsze spojrzenie na to, jak długotrwałe loty kosmiczne mogą wpływać na ludzkie ciało.,
dziesięć zespołów naukowych w badaniach bliźniaczych NASA zbadało braci astronautów przed, w trakcie i po 340 dniach pobytu Scotta w kosmosie. Zespoły badały funkcje ciała każdego bliźniaka. Przeprowadzili testy pamięci. Badali geny mężczyzn, szukając, jakie różnice mogą wynikać z podróży kosmicznych.
długo oczekiwane wyniki pojawiły się 12 kwietnia w nauce. Potwierdzają one, że długie podróże kosmiczne stresują Ludzkie ciało na wiele sposobów. Życie w kosmosie może zmienić geny i wysłać układ odpornościowy w nadbieg. Może osłabić umysłowe rozumowanie i pamięć.,
To jest „najbardziej wszechstronny widok, jaki kiedykolwiek mieliśmy na reakcję ludzkiego ciała na loty kosmiczne”, mówi Susan Bailey. Studiuje radiologię i nowotwory na Colorado State University w Fort Collins. Kierowała także jednym z zespołów badawczych NASA. Mówi, że nadal nie wiadomo jednak, czy obserwowane zmiany spowodują długoterminowe szkody.
geny w kosmosie
Więc musiał im pomóc. Podczas pobytu na orbicie pobierał próbki krwi, moczu i kału., Inni odwiedzający astronauci przenieśli je z powrotem na Ziemię. Następnie zespoły badawcze przeprowadziły szereg różnych testów, aby przeanalizować różne funkcje organizmu. Porównali te dane z tymi, które zrobiono przed i po locie kosmicznym Scotta.
próbki Scotta z kosmosu wykazały wiele zmian genetycznych od tych pobranych na Ziemi. Ponad 1000 jego genów miało markery chemiczne, których nie było w próbkach przed lotem ani w próbkach od Marka. Te markery chemiczne nazywane są znacznikami epigenetycznymi (Ep-IH-jeh-NET-IK). Mogą być dodawane lub usuwane ze względu na czynniki środowiskowe. I wpływają na to, jak działają geny., Znacznik może wpływać na ich aktywność, określając, czy, kiedy i jak długo gen jest włączony lub wyłączony.
niektóre geny Scotta zmieniły się bardziej niż inne. Te z najbardziej epigenetycznymi znacznikami pomogły regulować DNA-stwierdził zespół Bailey. Niektórzy zajmują się naprawą DNA. Inne kontrolują długość końcówek chromosomów, zwanych telomerami.
uważa się, że telomery chronią chromosomy. Skrócone telomery są związane ze starzeniem się i zagrożeniami dla zdrowia, takimi jak choroby serca i nowotwory. Naukowcy spodziewali się, że telomery Scotta mogą się skrócić przy niskiej grawitacji i wysokim promieniowaniu kosmosu., Byli więc zaskoczeni, że faktycznie urosli — o 14,5 proc. dłużej.
ten wzrost nie trwał jednak długo. W ciągu 48 godzin od jego powrotu na Ziemię w marcu 2016, telomery Scotta szybko się skurczyły. W ciągu kilku miesięcy większość z nich wróciła do służby wstępnej. Ale niektóre telomery stały się jeszcze krótsze. „To może być miejsce, gdzie może być na zwiększone ryzyko raka lub innych problemów zdrowotnych, Bailey mówi.,
Christopher Mason studiuje genetykę człowieka w Weill Cornell Medicine w Nowym Jorku. Jego grupa sprawdziła, które geny zostały dotknięte lotem kosmicznym., We wczesnych próbkach krwi Scotta z kosmosu, zespół Masona zauważył wiele genów układu odpornościowego przełączonych na tryb aktywny. Podczas gdy ciało jest w kosmosie, „układ odpornościowy jest prawie w stanie gotowości, aby spróbować zrozumieć to nowe środowisko”, mówi Mason.
chromosomy Scotta również przeszły wiele zmian strukturalnych, znalazł się inny zespół. Części chromosomów zostały zamienione, odwrócone do góry nogami lub nawet połączone. Takie zmiany mogą prowadzić do niepłodności lub niektórych rodzajów raka.
Michael Snyder, który prowadził inny zespół, nie był zaskoczony takimi zmianami., „Są to naturalne, niezbędne reakcje na stres” – mówi. Snyder studiuje genetykę człowieka na Uniwersytecie Stanforda w Kalifornii. Jego grupa szukała powodowanych stresem zmian w układzie odpornościowym bliźniąt, metabolizmie i produkcji białek. Jest prawdopodobne, że wysokoenergetyczne cząstki i promieniowanie kosmiczne w kosmosie pogorszyły zmiany w chromosomach Scotta, mówi Snyder.
trwałe efekty
większość zmian, których Scott doświadczył w kosmosie odwróciła się po powrocie na Ziemię. Ale nie wszystko.
naukowcy ponownie przetestowali Scotta po sześciu miesiącach z powrotem na lądzie., Około 91 procent genów, które zmieniły aktywność w kosmosie, wróciło do normy. Reszta pozostała w trybie kosmicznym. Jego system odpornościowy, na przykład, pozostał w stanie gotowości. Geny naprawiające DNA były nadal zbyt aktywne, a niektóre z jego chromosomów były nadal topsy-turvy. Co więcej, zdolności umysłowe Scotta zmniejszyły się z poziomu przed lotem. Był wolniejszy i mniej dokładny w testach pamięci krótkotrwałej i logiki.
nie wiadomo, czy te wyniki pochodzą z lotów kosmicznych. Częściowo dlatego, że obserwacje pochodzą tylko od jednej osoby., „Reasumując: jest tona, której nie znamy” – mówi Snyder.
Więcej odpowiedzi może pochodzić z nadchodzących misji. W październiku ubiegłego roku NASA sfinansowała 25 nowych projektów, z których każdy mógł wysłać do 10 astronautów na roczne misje kosmiczne., 17 kwietnia NASA ogłosiła przedłużoną wizytę Kosmiczną amerykańskiej astronautki Christiny Koch. W marcu dotarła na Międzynarodową Stację Kosmiczną. Ta misja, do lutego 2020 roku, sprawi, że jej lot kosmiczny będzie najdłuższy jak dotąd dla kobiety.
ale aby dowiedzieć się, jak przestrzeń naprawdę wpływa na zdrowie, może wymagać jeszcze dłuższych podróży. Misja na Marsa i z powrotem zajmie około 30 miesięcy. Wysłałaby również astronautów poza ochronne pole magnetyczne Ziemi. To pole chroni przed niszczącym DNA promieniowaniem słonecznym i kosmicznym.,
tylko astronauci biorący udział w misjach księżycowych wyszli poza pole magnetyczne Ziemi. Żadna z tych wycieczek nie trwała dłużej niż kilka dni. Więc nikt nie spędził nawet jednego roku w tym niechronionym środowisku, nie mówiąc już o 2,5 roku.
Markus löbrich pracuje na Uniwersytecie Technicznym w Darmstadt w Niemczech. Chociaż nie jest częścią badań NASA Twins, prowadzi badania nad wpływem promieniowania na organizm. Nowe dane są imponujące, mówi, ale podkreśla, że nie jesteśmy jeszcze gotowi na długoterminowe podróże kosmiczne.,
jednym ze sposobów uniknięcia tak długich ekspozycji w przestrzeni byłoby przyspieszenie podróży-zauważa. Być może nowe sposoby napędzania rakiet w przestrzeni kosmicznej mogłyby szybciej dotrzeć do odległych miejsc. Ale przede wszystkim, mówi, wysyłanie ludzi na Marsa będzie wymagać lepszych sposobów ochrony ludzi przed promieniowaniem w przestrzeni kosmicznej.