Як це – провести рік в космосі?

30 квітня 2019, 02:05

Дослідження впливу космічних перельотів на людський організм може пролити світло на процес старіння

Життя на борту Міжнародної космічної станції (МКС) рухається швидко. Подорожуючи на швидкості приблизно в 17000 миль на годину і на відстані в 300 миль над Землею, астронавти бачать 16 сходів і заходів сонця кожен «день», ширяючи в коробці з тими, на кого покладаються життям.

Відео дня

Тут заради візуального прикладу найпростіше згадати голлівудські блокбастери на кшталт «Марсіанина», «Гравітації» і «Інтерстеллара», що показують футуристичний погляд на життя поза Землею, відправляючи глядача все далі у відкритий космос. Але як на справжній політ в космос реагує людський організм? Що з ним відбувається? Який ефект справляється на здоров'я? Чи будуть космічні мандрівники старіти інакше, ніж ті з нас, хто залишився на Землі? Наскільки ми адаптовані до космічного середовища?

Безумовно, це турботи НАСА. Поки ми майже нічого не знаємо про те, як космічні перельоти і тривалі місії змінюють тіло людини і чи оборотні ці зміни після повернення астронавтів на Землю. Можливість досліджувати ці інтригуючі запитання з'явилася завдяки близнюкам-астронавтам Скотту і Марку Келлі.

У листопаді 2012 року НАСА обрали космонавта Скотта Келлі для своєї першої річної місії. Незабаром на прес-конференції Скотт натякнув, що ця місія може дати можливість побачити, як життя в космосі вплине на його тіло в порівнянні з його «земним» братом-близнюком Марком Келлі, який теж астронавт і колишній військово-морської пілот-випробувач. Примітно, що близнюки Келлі – це люди з однаковим соціо-та біогенетизмом. Це забезпечило проведення ідеального космічного експерименту з «космічним близнюком» і «земним близнюком» в головній ролі. Скотт провів рік на борту Міжнародної космічної станції, поки його ідентичний близнюк Марк залишався на Землі.

Наскільки ми адаптовані до космічного середовища?

Це дослідження («TWINS») стало найкращим зразком реакції людського тіла на космічні перельоти. Результати на роки вперед направлятимуть подальші дослідження і персоналізуватимуть підхід до оцінки впливу на здоров'я окремих космонавтів.

Як біолог в Університеті Колорадо я вивчаю вплив радіаційного опромінення на людські клітини. В рамках дослідження TWINS, я була особливо зацікавлена оцінкою того, як закінчення хромосом, які називаються теломерами, змінилися після року в космосі.

Побічні ефекти життя в космосі

НАСА кинуло клич і вибрало 10 наукових досліджень з усієї країни для експерименту TWINS. Ці дослідження включали в себе молекулярні, фізіологічні та поведінкові вимірювання, а також вперше в космонавтиці різні «-омік» дослідження. Деякі команди оцінювали вплив космосу на геном – цілий набір ДНК в клітині (геноміка). Інші стежили за тим, які гени включалися і виробляли молекулу під назвою мРНА (транскриптоміка). Деякі дослідження фокусувалися на тому, як хімічні модифікації, що не міняють ДНК, впливали на регуляцію цих генів (епігеноміка). Також вчені проводили дослідження протеїнів, що виробляються в клітинах (протеоміка) і розглядали продукти метаболізму (метоболоміка).

poster
Дайджест головних новин
Безкоштовна email-розсилка лише відбірних матеріалів від редакторів НВ
Розсилка відправляється з понеділка по п'ятницю

Крім того, проводилися дослідження, як космічне середовище може змінити мікробіом – сукупність бактерій, вірусів і грибків, що живуть на нас і в нас. Одне з досліджень розглядало відповідь імунітету на вакцину проти грипу. Інші команди перевіряли біологічний матеріал Скотта на біомаркери атеросклерозу і пересування рідини в верхню частину тіла в результаті впливу мікрогравітації, здатне змінити зір і викликати головний біль. Когнітивну діяльність оцінювали за допомогою комп'ютерних тестів, розроблених спеціально для астронавтів.

Більш ніж 300 біологічних проб – випорожнень, сечі і крові – були багаторазово взяті у близнюків до, під час і після річної місії.

Близнюки Келлі, безумовно, одні з найвідоміших тандемів на і поза Землею. Також і одні з найбільш інтерв'юйованих. Є запитання, яке ставлять особливо часто – чи повернувся Скотт з космосу молодшим за Марка – ситуація, що нагадує «Інтерстеллар» або Ейнштейнівський, так званий, «парадокс близнюків». Однак МКС не летить зі швидкістю світла щодо Землі, спотворення часу або його уповільнення в результаті руху – мінімальні. Тому різниця у віці між братами дорівнює лише мілісекундам.

Проте, питання пов'язане зі старінням в космосі і супутніми ризиками розвитку вікових захворювань таких як деменція, кардіоваскулярні порушення і рак – під час і після місії – важливе і саме його ми намагалися цілеспрямовано вивчити в межах нашого дослідження довжини теломерів.

Теломери - це закінчення хромосом, які захищають їх від руйнування і від «зношування», так само, як і кінчики шнурків. Теломери надзвичайно важливі для підтримки стабільності хромосом і генома. Проте, теломери природним чином коротшають в результаті поділу клітин і в процесі старіння. Частота, з якою теломери скорочуються, залежить від безлічі факторів таких як кислотний стрес і запалення, харчування і фізична активність, психологічний стрес і вплив навколишнього середовища, наприклад, забруднення повітря, ультрафіолетових променів і іонізуючої радіації. Тому, довжина теломерів відображає індивідуальну генетику людини, досвід і різні зовнішні впливи, а також є інформативним індикатором загального здоров'я і старіння.

Теломери і старіння

Наше дослідження припускає, що унікальні стреси і позаземні впливи на астронавтів під час космічного перельоту, наприклад, такі як ізоляція, мікрогравітація, високий рівень діоксиду вуглецю і галактичні космічні промені – прискорюють скорочення теломерів і старіння. Для того щоб це перевірити, ми оцінили довжину теломерів в зразках крові взятих у близнюків до, під час і після річної місії.

Скотт і Марк на початку дослідження мали однакову довжину теломерів, що збігалося з їх сильним генетичним компонентом. Як і очікувалося, довжина теломерів Марка, що залишився на Землі, була відносно стабільна протягом усього експерименту. Але теломери Скотта, на подив, виявилися значно довше в кожному зразку, перевіреному під час польоту. Це абсолютно суперечило нашим очікуванням.

Більш того, після повернення Скотта на Землю довжина теломерів стрімко скоротилася, а за наступні місяці стабілізувалася до близької до початкової. Якщо розглядати це з перспективи старіння і ризику захворювань, у Скотта виявилося набагато більше коротких теломерів, ніж було до польоту в космос. Зараз наш виклик – зрозуміти, як і чому виникають такі, властиві космічним перельотам, динамічні зміни довжини теломерів.

Наші знахідки будуть корисні і землянам, оскільки ми всі старіємо і схильні до вікових захворювань. Результати дослідження TWINS можуть дати додаткові підказки про природу цих процесів і розширюють наше розуміння того, що ми можемо зробити, щоб уникнути їх або продовжити тривалість життя.

Довгостроковий ефект довгого перебування в космосі ще не визначений, але TWINS став важливим кроком на шляху людства до Місяця, Марсу і за їх межі... і до перетворення наукової фантастики на факт.

Переклад НВ

Новое Время володіє ексклюзивним правом на переклад і публікацію колонок The Conversation. Републікування повної версії тексту заборонене.

Оригінал опубліковано на The Conversation

Приєднуйтесь до нашого телеграм-каналу Мнения Нового Времени 

Показати ще новини
Радіо НВ
X