vědci NASA provedli vyčerpávající testy na Scotta Kellyho během jeho vyčerpávajícího 342denního turné na palubě Mezinárodní vesmírné stanice v letech 2015-2016. A současně sledovali jeho identické dvojče Mark (astronaut v důchodu, který byl v té době na Zemi) a doufali, že srovnání odhalí nové informace o účincích dlouhodobého kosmického letu na lidské tělo.,
výsledky studie NASA Twins, hlášené ve čtvrtek ve vědě, ukazují, že Scott Kelly podstoupil řadu fyziologických změn-z nichž většina se vrátila do stavu před letem poté, co se vrátil na Zemi. Zjištění by mohlo pomoci informovat přípravy na budoucí dlouhodobé mise, jako je cestování na Mars nebo pobytů na měsíci-orbitální stanice.,
studie byla první, která integrovala jak behaviorální analýzu, tak fyziologii, aby prozkoumala, jak prostor ovlivňuje člověka, a první, kdo shromáždil dva roky takových komplexních zdravotních údajů o pozemském člověku středního věku, říká spoluautorka Brinda Rana, molekulární genetička na Kalifornské univerzitě v San Diegu.
“ věda v celé své kráse, v mnoha ohledech, protože využívá něco, co se přirozeně vyskytuje, aby se pokusila pochopit kauzalitu, “ říká behaviorální genetik s. , Alexandra Burtová, která spoluřešuje registr dvojčat Michiganské státní univerzity a do studie se nezapojila. „Myslím, že to byla jedinečná událost a krásně na ní vydělali.“
Kelly říká, že původně navrhl studii při přípravě na misi ISS. „Řekl jsem:“ Hej, pokud se někdo zeptá na nějaké studie plánované s mým bratrem Markem a já, protože jsme identická dvojčata, je o to zájem?““říká. Zpočátku byl odmítnut, ale říká, že vědci NASA nakonec hovořili s několika univerzitami „a zjistili, že je ve skutečnosti velký zájem.,“Studie dvojčat byla cesta.
téměř dva roky oba bratři poskytli vzorky moči, stolice a krve, které vědci použili pro 10 samostatných vyšetřování zahrnujících molekulární, fyziologické a kognitivní účinky dlouhodobého kosmického letu. Úzká koordinace mezi mnoha vyšetřovateli byla nezbytná. „NASA má 10 vyšetřovatelé z celé země—většina z nich se navzájem neznali—a dali nás do místnosti a dostal nás všechny spolupracovat a stát se soudržný tým na tuto misi,“ Rana říká., Inherentní potíže se sběrem takových exemplářů od astronauta na palubě ISS znamenaly, že vyšetřovatelé museli pracovat s relativně malým materiálem. „Museli jsme přijít s protokoly, kde bychom všichni mohli efektivně provádět naše studie s jedním vzorkem,“ říká Rana. Studie také přiměla vědce k inovacím nových metod pro studium fyziologie a genetiky ve vesmíru. „Pomohlo nám to řídit technologii k provádění těchto experimentů nejen pro oběžnou dráhu s nízkou zeminou, ale pro budoucí průzkumné mise,“ říká spoluautor Stuart Lee, kardiovaskulární vědec v KBRwyle.,
Kelly musel čerpat vlastní krev a sbírat vlastní moč a stolici. „Určitě je složitější čůrat do pytle ve vesmíru, protože všechno plave,“ poznamenává. „Ale co je nejdůležitější, to vyžaduje čas. Astronauti se někdy ocitnou téměř podvědomě a snaží se být tak hydratovaní ve dnech sběru moči kvůli času potřebnému k močení.,“To se odrazilo ve výsledcích: vědci zjistili, Kelly byl stále mírně dehydratovaná, běžný jev mezi astronauty na dlouhodobé mise—a vědci ve skutečnosti připisují astronautů nepříjemnost s složité palubní záchod.
studie zjistila, že Kelly byla během letu pod téměř konstantním fyziologickým stresem. Jeho imunitní systém byl ve vysoké pohotovosti; měl změny v expresi DNA; jeho krční tepna se rozšířila., Vyvinul také „neuro-oční syndrom spojený s kosmickým světlem“ nebo SANS—stav, který zahrnuje změny jeho očí a pro který je příčina špatně pochopena. A jeho krev, která už nebyla přitahována k jeho nohám gravitací, se shromáždila v jeho hlavě. „Na začátku je to nejhorší,“ říká Kelly. „Vaše tělo se k němu časem přizpůsobí, ale podle mých zkušeností se nikdy zcela neupravuje. Vždycky jsem cítil tlak v hlavě.“
během letu Kellyho telomery-ochranné sekvence opakujících se nukleotidů, které“ zakrývají “ konce každého chromozomu jako aglety na Tkaničce—rostly déle., „To bylo určitě překvapení, protože když jsme šli do studie, Navrhli jsme přesně opak,“ říká Susan Baileyová, biologka na Colorado State University, která řídila vyšetřování telomere studie. Telomery se zkracují, jak stárneme, a enzym zvaný telomeráza je opravuje a prodlužuje. Astronauti jsou vystaveni extrémnímu namáhání mikrogravitace, izolace a záření, které by mělo přispět ke zkrácení telomer, říká Bailey., Má podezření, že Kellyho vysoce regimentovaný dietní a cvičební program na palubě ISS mohl přispět k prodloužení—nebo že tento jev může naznačovat, že se jeho buněčná populace během kosmického letu měnila. „Jít vpřed, myslím, že se budeme snažit začlenit tyto telomery koncové body do některé ze standardních měření, které dělají na astronauty, takže jsme mohli skutečně řešit tuto otázku přímo,“ říká.
poté, co se Kelly vrátila na Zemi, se většina fyziologických, genové exprese a dalších změn vrátila do normálu během asi šesti měsíců., Ale ještě bylo období úprav. „Když se vrátíte na zem, veškerá krev se vám chce jen ponořit do nohou,“ říká. „To mi trvalo týdny.“Také vyvinul vyrážky a kopřivku, kdykoli jeho kůže, která rostla nezvyklá na gravitaci, měla na ni nějaký tlak. Dokonce i opření se o stůl způsobilo reakci. Nakonec se ale upravil, což je nadějné znamení, že po dlouhé době ve vesmíru může být pro zdraví astronautů jen malé trvalé nebezpečí. Je však důležité poznamenat, že cestování na Mars nebo jiné průzkumy na dlouhé vzdálenosti představuje další obavy: záření., Astronauti na palubě ISS jsou stále poněkud chráněni před kosmickými paprsky magnetickým štítem země; mise Mars by je vystavila galaktickému záření na mnohem vyšších úrovních, Lee říká.
autoři studie upozorňují, že vzhledem k extrémně malé velikosti vzorku je “ nemožné přiřadit kauzalitu.“Píšou, že studie by měla být „generování hypotéz a definování rámce“, přičemž budoucí výzkum astronautů doplňuje práci. „To je všechno pravda,“ říká Burt., Dodává však, že mít geneticky identický předmět zpět na zemi umožňuje předpokládat kauzalitu mnohem silněji, než by mohla mít studie jinak. Kelly souhlasí: „je pravda, že je to experiment s n z jednoho,“ říká. „Ale neviděli nic, co by nám bránilo jít na Mars. Dodává však:“pokud chceme jít za Mars“—vyžadující, aby astronauti zůstali v mikrogravitaci po celá léta— “ budeme muset začít přemýšlet o umělé gravitaci.”