w przełomowym badaniu naukowcy NASA przeprowadzili wyczerpujące testy na Scotcie Kelly podczas jego wyczerpującej 342-dniowej podróży na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej w latach 2015-2016. Jednocześnie obserwowali jego identycznego brata bliźniaka Marka (emerytowanego astronautę, który był w tym czasie na ziemi), mając nadzieję, że porównanie ujawni nowe informacje na temat wpływu długotrwałych lotów kosmicznych na ludzkie ciało.,
wyniki badania NASA bliźniaków, opublikowane w czwartek w „Science”, pokazują, że Scott Kelly przeszedł szereg zmian fizjologicznych.większość z nich powróciła do stanu sprzed lotu po powrocie na Ziemię. Odkrycia te mogłyby pomóc w przygotowaniach do przyszłych misji długoterminowych, takich jak podróż na Marsa lub stinty na Stacji Kosmicznej orbitującej wokół Księżyca.,
badanie było pierwszym, które zintegrowało zarówno analizę behawioralną, jak i fizjologię w celu zbadania, w jaki sposób przestrzeń wpływa na człowieka, i pierwszym, który zebrał dwa lata tak kompleksowych danych dotyczących zdrowia człowieka w średnim wieku, mówi współautor Brinda Rana, genetyk molekularny na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego.
” nauka w najlepszym wydaniu, pod wieloma względami, ponieważ wykorzystuje coś, co występuje naturalnie, aby spróbować zrozumieć przyczynowość” – mówi genetyk behawioralny S., Alexandra Burt, która współprowadzi rejestr bliźniaczych uniwersytetów Michigan State University i nie była zaangażowana w badania. „Myślę, że było to wyjątkowe wydarzenie i pięknie je wykorzystali.”
Kelly twierdzi, że początkowo zaproponował badanie podczas przygotowań do misji ISS. „Odpowiedziałem:' hej, jeśli ktoś zapyta o jakieś studia zaplanowane z moim bratem Markiem i mną, ponieważ jesteśmy bliźniakami jednojajowymi, czy jest jakieś zainteresowanie tym?”mówi. Początkowo został odrzucony, ale twierdzi, że naukowcy NASA w końcu porozmawiali z kilkoma uniwersytetami ” i odkryli, że faktycznie było tam duże zainteresowanie.,”Badanie bliźniaków było gotowe.
przez prawie dwa lata obaj bracia dostarczali próbki moczu, kału i krwi, które naukowcy wykorzystali do 10 oddzielnych badań obejmujących molekularne, fizjologiczne i poznawcze efekty długotrwałego lotu kosmicznego. Niezbędna była ścisła koordynacja wśród wielu badaczy. „NASA ma 10 śledczych z całego kraju—większość z nich nie znali się nawzajem – i umieścić nas w pokoju i nas wszystkich do współpracy i stać się spójnym zespołem do przeprowadzenia tej misji,” Rana mówi., Nieodłączne trudności związane ze zbieraniem takich okazów od astronauty na pokładzie ISS spowodowały, że badacze musieli pracować ze stosunkowo niewielkim materiałem. „Musieliśmy wymyślić protokoły, w których wszyscy mogliśmy skutecznie wykonywać nasze badania za pomocą jednej próbki”, mówi Rana. Badania zachęciły również naukowców do innowacji nowych metod badania fizjologii i genetyki w kosmosie. „To pomogło nam napędzać technologię do wykonywania tego rodzaju eksperymentów nie tylko w przypadku niskiej orbity okołoziemskiej, ale także w przyszłych misjach eksploracyjnych”, mówi współautor Stuart Lee, Naukowiec ds. układu sercowo-naczyniowego w KBRwyle.,
Kelly musiał pobrać własną krew i zebrać własny mocz i kał. „Z pewnością bardziej skomplikowane jest Sikanie do torby w przestrzeni, bo wszystko pływa” – zauważa. „Ale co najważniejsze, potrzeba czasu. Astronauci czasami znajdują się prawie podświadomie starając się nie być tak uwodniony w dni zbierania moczu ze względu na czas potrzebny do sikania.,”Znalazło to odzwierciedlenie w wynikach: naukowcy odkryli, że Kelly był konsekwentnie lekko odwodniony, co jest powszechnym zjawiskiem wśród astronautów podczas misji długoterminowych—a naukowcy w rzeczywistości przypisują to do irytacji astronautów ze skomplikowaną toaletą na pokładzie.
badania wykazały, że Kelly był pod niemal stałym stresem fizjologicznym podczas lotu. Jego układ odpornościowy był na wysokim poziomie, miał zmiany w ekspresji DNA, jego tętnica szyjna stała się rozdęta., Rozwinął również „spaceflight-associated Neuro-ocular syndrome,” lub SANS-stan, który obejmuje zmiany w oczach, i dla którego przyczyna jest słabo poznana. A jego krew, już nie przyciągana grawitacją do nóg, zebrała się w jego głowie. „Na początku jest najgorzej” – mówi Kelly. „Twoje ciało dostosowuje się do niego w czasie, ale z mojego doświadczenia, nigdy nie dostosowuje się całkowicie. Zawsze czułam presję w głowie.”
w czasie lotu telomery Kelly 'ego—ochronne sekwencje powtarzających się nukleotydów, które” pokrywają ” końce każdego chromosomu jak aglety na sznurówce—rosły dłużej., „To z pewnością było zaskoczeniem, ponieważ wchodząc do badania zaproponowaliśmy dokładnie odwrotnie”, mówi Susan Bailey, biolog z Colorado State University, który kierował badaniem telomere. Telomery skracają się wraz z wiekiem, a enzym zwany telomerazą naprawia i wydłuża je. Astronauci są narażeni na ekstremalne obciążenia mikrograwitacji, izolacji i promieniowania, które powinny przyczynić się do skrócenia telomerów, Bailey mówi., Podejrzewa, że dieta i ćwiczenia Kelly ' ego na pokładzie ISS mogły przyczynić się do wydłużenia czasu lotu lub że zjawisko to może wskazywać, że jego populacja komórek zmieniała się podczas lotów kosmicznych. „Idąc dalej, myślę, że spróbujemy włączyć te punkty końcowe telomerów do niektórych standardowych pomiarów, które wykonują astronauci, abyśmy mogli bezpośrednio zająć się tym pytaniem”, mówi.
Po powrocie Kelly ' ego na Ziemię większość zmian fizjologicznych, ekspresji genów i innych powróciła do normy w ciągu około sześciu miesięcy., Ale był jeszcze okres dostosowania. „Kiedy wrócisz na Ziemię, cała krew chce po prostu zebrać się w twoich nogach”, mówi. „To trwało dla mnie tygodniami.”Rozwijał również wysypki i pokrzywki, gdy jego skóra, która urosła przyzwyczajona do grawitacji, miała jakikolwiek nacisk na nią. Nawet opierając się na stole wywołał reakcję. Ostatecznie jednak zmienił zdanie, co może być oznaką Niewielkiego trwałego zagrożenia dla zdrowia astronautów po długim okresie przebywania w kosmosie. To powiedziawszy, ważne jest, aby pamiętać,że podróż na Marsa lub inne badania dalekiego zasięgu stanowi dodatkowy problem: promieniowanie., Astronauci na pokładzie ISS są nadal w pewnym stopniu chronieni przed promieniowaniem kosmicznym przez ziemską tarczę magnetyczną; misja na Marsie naraziłaby ich na promieniowanie galaktyczne na znacznie wyższych poziomach, mówi Lee.
autorzy badania ostrzegają, że biorąc pod uwagę bardzo mały rozmiar próbki, jest „niemożliwe przypisanie przyczynowości.”Piszą, że badanie powinno być „generowaniem hipotez i definiowaniem RAM”, a przyszłe badania nad astronautami powinny uzupełniać prace. „To wszystko prawda”, mówi Burt., Ale ona dodaje, że posiadanie genetycznie identycznego podmiotu z powrotem na Ziemi pozwala przyjąć związek przyczynowy znacznie silniej niż badanie inaczej mogłoby mieć. Kelly zgadza się: „przyznam, że jest to eksperyment z n z jednego”, mówi. „Ale nie widzieli niczego, co powstrzymałoby nas przed pójściem na Marsa. Jednak dodaje: „jeśli mamy wyjść poza Marsa— – wymagając od astronautów pozostania w mikrograwitacji przez wiele lat—” będziemy musieli zacząć myśleć o sztucznej grawitacji.”