Fast ein Jahr lang lebten eineiige Zwillinge Scott und Mark Kelly in verschiedenen Welten — buchstäblich. Mark genoss den erdgebundenen Ruhestand in Tucson, Ariz. In der Zwischenzeit schwebte Scott in der Schwerelosigkeit an Bord der Internationalen Raumstation etwa 400 Kilometer über dem Planeten. In diesem Jahr haben Wissenschaftler noch den klarsten Blick darauf geworfen, wie sich langfristige Raumfahrt auf den menschlichen Körper auswirken kann.,
Zehn Wissenschaftsteams der Zwillingsstudie der NASA untersuchten die beiden Astronauten vor, während und nach Scotts 340 Tagen im Weltraum. Die Teams untersuchten die Körperfunktionen jedes Zwillings. Sie führten Gedächtnistests durch. Und sie untersuchten die Gene der Männer und suchten nach Unterschieden, die auf Raumfahrt zurückzuführen sein könnten.
Die lang erwarteten Ergebnisse erschienen am 12. Sie bestätigen, dass lange Raumfahrt den menschlichen Körper in vielerlei Hinsicht belastet. Space Living kann Gene verändern und das Immunsystem in Overdrive schicken. Es kann mentales Denken und Gedächtnis dämpfen.,
Dies ist „die umfassendste Sichtweise, die wir jemals auf die Reaktion des menschlichen Körpers auf die Raumfahrt hatten“, sagt Susan Bailey. Sie studiert Strahlung und Krebs an der Colorado State University in Fort Collins. Sie leitete auch eines der NASA-Forschungsteams. Sie sagt, es sei immer noch unklar, ob die gesehenen Änderungen langfristigen Schaden anrichten werden.
Gene im Weltraum
Die Wissenschaftler konnten Scott nicht mitnehmen, als er im März 2015 in den Weltraum eintrat. Also musste er ihnen helfen. Im Orbit sammelte er Proben seines Blutes, Urins und Stuhls., Andere besuchende Astronauten trugen sie zurück zur Erde. Anschließend führten die Forschungsteams eine Vielzahl verschiedener Tests durch, um verschiedene Körperfunktionen zu analysieren. Sie verglichen diese Daten mit denen vor und nach Scotts Raumfahrt.
Scotts Proben aus dem Weltraum zeigten viele genetische Veränderungen von denen auf der Erde. Mehr als 1.000 seiner Gene hatten chemische Marker, die nicht in seinen Preflight-Proben oder in Proben von Mark waren. Diese chemischen Marker werden als epigenetische (Ep-ih-jeh-NET-ik) Tags bezeichnet. Sie können aufgrund von Umweltfaktoren hinzugefügt oder entfernt werden. Und sie beeinflussen, wie Gene funktionieren., Ein Tag kann seine Aktivität beeinflussen, indem es bestimmt, ob, wann oder wie lange ein Gen ein-oder ausgeschaltet ist.
Einige Gene von Scott veränderten sich mehr als andere. Diejenigen mit den meisten epigenetischen Tags halfen bei der Regulierung der DNA, fand Baileys Team. Einige behandeln DNA-Reparatur. Andere kontrollieren die Länge der Chromosomenspitzen, sogenannte Telomere. Es wird angenommen, dass
Telomere Chromosomen schützen. Verkürzte Telomere wurden mit Alterungs-und Gesundheitsrisiken wie Herzerkrankungen und Krebs in Verbindung gebracht. Die Wissenschaftler hatten erwartet, dass sich Scotts Telomere in der geringen Schwerkraft und hohen Strahlung des Weltraums verkürzen könnten., So waren sie überrascht, dass sie tatsächlich gewachsen waren-14,5 Prozent länger.
Dieses Wachstum hielt jedoch nicht an. Innerhalb von 48 Stunden nach seiner Rückkehr im März 2016 zur Erde schrumpften Scotts Telomere schnell. Innerhalb weniger Monate waren die meisten von ihnen wieder in Preflight-Längen. Aber einige Telomere waren noch kürzer geworden. „Dort könnte er ein erhöhtes Risiko für Krebs oder andere gesundheitliche Probleme haben“, sagt Bailey.,
Christopher Mason Studien human-Genetik an der Weill Cornell Medicine in New York City. Seine Gruppe untersuchte, welche Gene von der Raumfahrt betroffen waren., In Scotts frühen Blutproben aus dem Weltraum stellte Masons Team fest, dass viele Gene des Immunsystems in den aktiven Modus geschaltet wurden. Während sich ein Körper im Weltraum befindet,“ ist das Immunsystem fast in Alarmbereitschaft, um diese neue Umgebung zu verstehen“, sagt Mason.
Scotts Chromosomen durchliefen auch viele strukturelle Veränderungen, fand ein anderes Team. Chromosomenteile wurden getauscht, umgedreht oder sogar zusammengeführt. Solche Veränderungen können zu Unfruchtbarkeit oder bestimmten Krebsarten führen.
Michael Snyder, der ein anderes Team leitete, war von solchen Änderungen nicht überrascht., „Das sind natürliche, essentielle Stressreaktionen“, sagt er. Snyder studiert Humangenetik an der Stanford University in Kalifornien. Seine Gruppe suchte nach stressbedingten Veränderungen im Immunsystem der Zwillinge, im Stoffwechsel und in der Produktion von Proteinen. Es ist wahrscheinlich, dass energiereiche Teilchen und kosmische Strahlen im Weltraum die Veränderungen in Scotts Chromosomen verschlechterten, sagt Snyder.
Nachhaltige Effekte
Die meisten Veränderungen, die Scott im Weltraum erlebte, kehrten sich um, als er auf die Erde zurückkehrte. Aber nicht alles.
Die Forscher testeten Scott nach sechs Monaten wieder an Land., Rund 91 Prozent der Gene, die die Aktivität im Weltraum verändert hatten, waren jetzt wieder normal. Der rest blieb im Raum-Modus. Sein Immunsystem zum Beispiel blieb in höchster Alarmbereitschaft. DNA-Reparaturgene waren immer noch übermäßig aktiv und einige seiner Chromosomen waren immer noch topsy-turvy. Darüber hinaus waren Scotts geistige Fähigkeiten gegenüber dem Vorflug zurückgegangen. Er war langsamer und weniger genau bei Kurzzeitgedächtnis-und Logiktests.
Es ist unklar, ob diese Ergebnisse definitiv aus der Raumfahrt stammen. Das liegt zum Teil daran, dass die Beobachtungen nur von einer Person stammen., „Unterm Strich: Es gibt eine Tonne, die wir nicht kennen“, sagt Snyder.
Weitere Antworten können von kommenden Missionen kommen. Im vergangenen Oktober finanzierte die NASA 25 neue Projekte, die jeweils bis zu 10 Astronauten auf einjährige Weltraummissionen schicken konnten., April kündigte die NASA einen erweiterten Weltraumbesuch für die US-Astronautin Christina Koch an. Sie erreichte im März die Internationale Raumstation. Diese Mission wird bis Februar 2020 ihre Raumfahrt zur längsten für eine Frau machen.
Aber zu lernen, wie sich der Weltraum wirklich auf die Gesundheit auswirkt, kann noch längere Reisen erfordern. Eine Mission zum Mars und zurück würde schätzungsweise 30 Monate dauern. Es würde auch Astronauten über das schützende Magnetfeld der Erde hinausschicken. Dieses Feld schützt vor DNA-schädigender Strahlung durch Sonneneruptionen und kosmische Strahlung.,
Nur Astronauten auf den Mondmissionen sind über das Magnetfeld der Erde hinausgegangen. Keine dieser Reisen dauerte jeweils mehr als ein paar Tage. Niemand hat also ein Jahr in dieser ungeschützten Umgebung verbracht, geschweige denn 2,5 Jahre.
Markus Löbrich arbeitet an der Technischen Universität Darmstadt in Deutschland. Obwohl er nicht Teil der NASA Twins-Studie ist, erforscht er die Auswirkungen von Strahlung auf den Körper. Die neuen Daten seien beeindruckend, sagt er, unterstreichen aber, dass wir noch nicht bereit für eine längerfristige Raumfahrt sind.,
Eine Möglichkeit, so lange Weltraumexpositionen zu vermeiden, wäre, die Reise zu beschleunigen, stellt er fest. Vielleicht könnten neue Wege, Raketen durch den Weltraum zu treiben, entfernte Orte schneller erreichen. Vor allem aber, sagt er, wird das Senden von Menschen zum Mars bessere Möglichkeiten erfordern, um Menschen vor Strahlung im Weltraum zu schützen.