I en skelsættende undersøgelse, NASA forskere har udført udtømmende test på Scott Kelly under hans hårde 342-dages tur ombord på den Internationale rumstation i 2015-2016. Og de overvågede samtidig sin identiske tvillingbror Mark (en pensioneret astronaut, der var på jorden på det tidspunkt), i håb om sammenligningen ville afsløre nye oplysninger om virkningerne af langvarig rumflyvning på den menneskelige krop.,
resultaterne af NASA Tvillinger Undersøgelse, rapporterede torsdag i Science, viser, Scott Kelly gennemgik en række fysiologiske ændringer, hvoraf de fleste vendte tilbage til pre-flight status, efter at han vendte tilbage til Jorden. Resultaterne kan hjælpe med at informere forberedelserne til fremtidige langsigtede missioner, såsom rejse til Mars eller stints på en månekredsende rumstation.,
undersøgelsen var de første til at integrere både adfærdsmæssige analyse og fysiologi til at undersøge, hvordan rum påvirker en person, og de første til at samle to år af sådanne omfattende helbredsoplysninger om en midaldrende Jordbundne mand, siger medforfatter Brinda Rana, en molekylær genetiker ved University of California, San Diego.
“videnskab på sit bedste, på mange måder, fordi det udnytter noget, der naturligt forekommer for at forsøge at forstå kausalitet,” siger adfærdsgenetiker S., Ale .andra Burt, der Co-dirigerer Michigan State University t .in Registry og ikke var involveret i undersøgelsen. “Jeg synes, det var en unik begivenhed, og de kapitaliserede på det smukt.”
Kelly siger, at han oprindeligt foreslog undersøgelsen, mens han forberedte sig til ISS-missionen. “Jeg sagde:” Hej, hvis nogen spørger om studier, der er planlagt med min bror Mark og jeg, fordi vi er identiske tvillinger, er der nogen interesse i det?'”siger han. Han blev oprindeligt afvist, men han siger, at NASA-forskere til sidst talte til flere universiteter “og de fandt ud af, at der faktisk var en masse interesse.,”Tvillingerne undersøgelse var en go.
i næsten to år leverede begge brødre urin, afføring og blodprøver, som forskere brugte til 10 separate undersøgelser, der involverede de molekylære, fysiologiske og kognitive virkninger af langvarig rumflyvning. Tæt koordinering blandt de mange efterforskere var afgørende. “NASA fik 10 efterforskere fra hele landet—de fleste af dem kendte ikke hinanden-og satte os i et rum og fik os til alle at samarbejde og blive et sammenhængende team til at udføre denne mission,” siger Rana., De iboende vanskeligheder med at indsamle sådanne prøver fra en astronaut ombord på ISS betød, at efterforskerne måtte arbejde med relativt Ringe Materiale. “Vi var nødt til at komme med protokoller, hvor vi alle kunne gøre vores studier effektivt med en prøve,” siger Rana. Undersøgelsen ansporede også forskere til at innovere nye metoder til at studere fysiologi og genetik i rummet. “Det har hjulpet os med at drive teknologi til at udføre disse slags eksperimenter ikke kun for kredsløb med lav jord, men for fremtidige aktiviteter efterforskningsmissioner,” siger medforfatter Stuart Lee, en kardiovaskulær videnskabsmand ved KBR .yle.,Kelly måtte trække sit eget blod og samle sin egen urin og afføring. “Det er bestemt mere kompliceret at tisse i en taske i rummet, fordi alt flyder,” bemærker han. “Men vigtigst af alt tager det tid. Astronauter finder sig undertiden næsten ubevidst forsøger ikke at være så hydreret på urinopsamlingsdage på grund af den tid det tager at tisse.,”Dette blev afspejlet i resultaterne: forskere fandt, at Kelly konsekvent var mildt dehydreret, et almindeligt fænomen blandt astronauter på langsigtede missioner-og forskere tilskriver faktisk dette til astronauternes irritation over det komplicerede toilet ombord.
undersøgelsen fandt, at Kelly var under næsten konstant fysiologisk stress under flyvning. Hans immunsystem var i høj beredskab; han havde ændringer i DNA-ekspression; hans halspulsårer blev udbredt., Han udviklede også ” rumflyvning-associeret neuro-okulært syndrom—eller SANS-en tilstand, der involverer ændringer i hans øjne, og som årsagen er dårligt forstået. Og hans blod, der ikke længere trækkes til benene af tyngdekraften, samlet sig i hovedet. “I begyndelsen er det det værste,” siger Kelly. “Din krop tilpasser sig den over tid, men efter min oplevelse tilpasser den sig aldrig helt. Jeg følte altid pres i mit hoved.”
mens han var i flugt, voksede Kelly ‘s telomerer—de beskyttende sekvenser af gentagne nukleotider, der” hætter ” enderne af hvert kromosom som aglets på et snørebånd—længere., “Det var bestemt en overraskelse, fordi vi gik ind i undersøgelsen, vi havde foreslået nøjagtigt det modsatte,” siger Susan Bailey, en biolog ved Colorado State University, der instruerede undersøgelsens telomere-undersøgelse. Telomerer forkortes efterhånden som vi bliver ældre, og et en .ym kaldet telomerase reparerer og forlænger dem. Astronauter udsættes for ekstreme belastninger af mikrogravitet, isolering og stråling, der skal bidrage til telomerforkortelse, siger Bailey., Hun mistænker Kellys stærkt regimenterede diæt—og træningsprogram ombord på ISS kan have bidraget til forlængelsen-eller at fænomenet kan indikere, at hans cellepopulation ændrede sig under rumflyvning. “Fremadrettet tror jeg, at vi vil forsøge at indarbejde disse telomere endepunkter i nogle af de standardmålinger, de laver på astronauterne, så vi faktisk kunne løse det spørgsmål direkte,” siger hun.
efter at Kelly vendte tilbage til Jorden, vendte de fleste fysiologiske, genekspression og andre ændringer tilbage til det normale inden for ca.seks måneder., Men der var stadig en periode med tilpasning. “Når du kommer tilbage til jorden, vil alt blodet bare samle i dine ben,” siger han. “Det varede for mig i uger .”Han udviklede også udslæt og nældefeber, når hans hud, som var blevet vant til tyngdekraften, havde noget pres på det. Selv lænede sig på et bord forårsagede en reaktion. Men han justerede til sidst, et håbefuldt tegn på, at der kan være lidt varig fare for astronauternes helbred efter lange perioder i rummet. Når det er sagt, er det vigtigt at bemærke, at rejser til Mars eller andre langdistanceudforskninger giver en yderligere bekymring: stråling., Astronauter ombord på ISS er stadig noget beskyttet mod kosmiske stråler af Jordens magnetiske skjold; en Mars-mission ville udsætte dem for galaktisk stråling på meget højere niveauer, siger Lee.
undersøgelsesforfatterne advarer om, at det i betragtning af den ekstremt lille prøvestørrelse er “umuligt at tilskrive årsagssammenhæng.”De skriver, at undersøgelsen skal være” hypotesegenererende og rammedefinerende ” med fremtidig forskning på astronauter, der supplerer arbejdet. “Det er helt sandt,” siger Burt., Men hun tilføjer, at det at have et genetisk identisk emne tilbage på Jorden giver mulighed for at antage kausalitet meget stærkere end undersøgelsen ellers kunne have. Kelly er enig:” indrømmet, dette er et eksperiment med en n af en, ” siger han. “Men de så ikke noget, der ville forhindre os i at rejse til Mars. Han tilføjer dog, “hvis vi skal gå ud over Mars”—der kræver astronauter at forblive i mikrogravitet i årevis—”vi bliver nødt til at begynde at tænke på kunstig tyngdekraft.”