In uno studio storico, gli scienziati della NASA hanno condotto test esaustivi su Scott Kelly durante il suo estenuante tour di 342 giorni a bordo della Stazione Spaziale Internazionale nel 2015-2016. E hanno monitorato contemporaneamente il suo fratello gemello identico Mark (un astronauta in pensione che era sulla Terra al momento), sperando che il confronto avrebbe rivelato nuove informazioni sugli effetti del volo spaziale a lungo termine sul corpo umano.,
I risultati dello studio dei gemelli della NASA, riportato giovedì su Science, mostrano che Scott Kelly ha subito una serie di cambiamenti fisiologici, la maggior parte dei quali è tornata allo stato pre—volo dopo essere tornato sulla Terra. I risultati potrebbero aiutare a informare i preparativi per future missioni a lungo termine, come i viaggi su Marte o gli stint su una stazione spaziale in orbita lunare.,
Lo studio è stato il primo a integrare sia l’analisi comportamentale che la fisiologia per indagare su come lo spazio influenza una persona, e il primo a raccogliere due anni di dati sanitari così completi su un uomo terrestre di mezza età, afferma il coautore Brinda Rana, genetista molecolare presso l’Università della California, San Diego.
” la scienza al suo meglio, in molti modi, perché sta sfruttando qualcosa che è naturale per cercare di capire la causalità”, dice il genetista comportamentale S., Alexandra Burt, che co-dirige il Michigan State University Twin Registry e non è stato coinvolto nello studio. “Penso che questo sia stato un evento unico e l’hanno capitalizzato magnificamente.”
Kelly dice che inizialmente ha proposto lo studio durante la preparazione per la missione ISS. “Ho detto,’ Hey, se qualcuno chiede di eventuali studi in programma con mio fratello Mark e io, perché siamo gemelli identici, c’è qualche interesse in questo?'”dice. Inizialmente è stato respinto, ma dice che gli scienziati della NASA alla fine hanno parlato con diverse università “e hanno scoperto che c’era in realtà molto interesse.,”Lo studio Gemelli è stato un andare.
Per quasi due anni entrambi i fratelli hanno fornito campioni di urina, feci e sangue, che i ricercatori hanno utilizzato per 10 indagini separate che coinvolgono gli effetti molecolari, fisiologici e cognitivi del volo spaziale a lungo termine. Uno stretto coordinamento tra i molti investigatori era essenziale. “La NASA ha ottenuto 10 investigatori da tutto il paese—la maggior parte dei quali non si conoscevano—e ci ha messo in una stanza e ci ha fatto collaborare e diventare una squadra coesa per portare a termine questa missione”, dice Rana., Le difficoltà intrinseche di raccogliere tali campioni da un astronauta a bordo della ISS significava che gli investigatori dovevano lavorare con materiale relativamente scarso. “Abbiamo dovuto elaborare protocolli in cui tutti potevamo fare i nostri studi in modo efficace con un campione”, dice Rana. Lo studio ha anche spronato i ricercatori a innovare nuovi metodi per studiare la fisiologia e la genetica nello spazio. “Ci ha aiutato a guidare la tecnologia a fare questo tipo di esperimenti non solo per l’orbita terrestre bassa, ma per le future missioni di esplorazione delle attività”, afferma il coautore Stuart Lee, scienziato cardiovascolare di KBRwyle.,
Kelly ha dovuto prelevare il proprio sangue e raccogliere la propria urina e le proprie feci. “Certamente è più complicato fare pipì in una borsa nello spazio, perché tutto galleggia”, osserva. “Ma soprattutto, ci vuole tempo. Gli astronauti a volte si trovano quasi inconsciamente cercando di non essere idratati nei giorni di raccolta delle urine a causa del tempo necessario per fare pipì.,”Ciò si è riflesso nei risultati: i ricercatori hanno scoperto che Kelly era costantemente leggermente disidratato, un fenomeno comune tra gli astronauti in missioni a lungo termine-e gli scienziati lo attribuiscono al fastidio degli astronauti con il complicato gabinetto di bordo.
Lo studio ha rilevato che Kelly era sotto stress fisiologico quasi costante durante il volo. Il suo sistema immunitario era in allerta; aveva cambiamenti nell’espressione del DNA; la sua arteria carotide si era dilatata., Ha anche sviluppato “sindrome neuro-oculare associata al volo spaziale”, o SANS-una condizione che comporta cambiamenti ai suoi occhi e per la quale la causa è poco conosciuta. E il suo sangue, non più attratto dalle sue gambe dalla gravità, raccolto nella sua testa. ” All’inizio, è il peggiore”, dice Kelly. “Il tuo corpo si adatta ad esso nel tempo, ma nella mia esperienza, non si adatta mai completamente. Ho sempre sentito la pressione nella mia testa.”
Mentre era in volo, i telomeri di Kelly—le sequenze protettive di nucleotidi ripetuti che” ricoprono ” le estremità di ciascun cromosoma come puntali su un laccio—si allungarono., “Certamente è stata una sorpresa, perché entrando nello studio avevamo proposto esattamente il contrario”, dice Susan Bailey, una biologa della Colorado State University che ha diretto l’indagine sui telomeri dello studio. I telomeri si accorciano con l’avanzare dell’età e un enzima chiamato telomerasi li ripara e li allunga. Gli astronauti sono esposti a sollecitazioni estreme di microgravità, isolamento e radiazioni che dovrebbero contribuire ad accorciare telomeri, Bailey dice., Sospetta che il programma di dieta ed esercizio altamente irreggimentato di Kelly a bordo della ISS possa aver contribuito all’allungamento o che il fenomeno possa indicare che la sua popolazione cellulare stava cambiando durante il volo spaziale. “Andando avanti, penso che cercheremo di incorporare questi endpoint telomeri in alcune delle misurazioni standard che stanno facendo sugli astronauti, in modo da poter effettivamente affrontare direttamente questa domanda”, dice.
Dopo che Kelly è tornato sulla Terra, la maggior parte dell’espressione fisiologica, genica e altri cambiamenti sono tornati alla normalità entro circa sei mesi., Ma c’era ancora un periodo di adattamento. ” Quando torni sulla Terra tutto il sangue vuole solo raggrupparsi nelle tue gambe”, dice. “Mi è durato per settimane.”Ha anche sviluppato eruzioni cutanee e orticaria ogni volta che la sua pelle, che non era abituata alla gravità, aveva alcuna pressione su di essa. Anche appoggiarsi a un tavolo ha causato una reazione. Ma alla fine ha riaggiustato, un segno di speranza che potrebbe esserci un piccolo pericolo duraturo per la salute degli astronauti dopo lunghi periodi nello spazio. Detto questo, è importante notare che viaggiare su Marte o altre esplorazioni a lunga distanza presenta un’ulteriore preoccupazione: le radiazioni., Gli astronauti a bordo della ISS sono ancora in qualche modo protetti dai raggi cosmici dallo scudo magnetico terrestre; una missione su Marte li esporrebbe alle radiazioni galattiche a livelli molto più alti, dice Lee.
Gli autori dello studio avvertono che data la dimensione del campione estremamente piccola, è “impossibile attribuire la causalità.”Scrivono che lo studio dovrebbe essere” generatore di ipotesi e definizione del quadro”, con ricerche future sugli astronauti che completano il lavoro. ” È tutto vero”, dice Burt., Ma aggiunge che avere un soggetto geneticamente identico sulla Terra consente di assumere la causalità molto più fortemente di quanto lo studio potrebbe altrimenti avere. Kelly è d’accordo: “Certo, questo è un esperimento con un n di uno”, dice. “Ma non hanno visto nulla che ci impedisse di andare su Marte. Tuttavia, aggiunge, ” se andremo oltre Marte”—richiedendo agli astronauti di rimanere in microgravità per anni e anni—”dovremo iniziare a pensare alla gravità artificiale.”