NASA Twins Study, efectele călătoriilor spațiale asupra corpului uman. Cum s-a schimbat geamănul care a stat un an pe Stația Spațială

Colonizarea planetei Marte este dorința și promisiunea miliardarilor pasionați de spațiu, dar și ale statelor care se înfruntă în cursa pentru cucerirea acestuia. Twins Study a oferit date neprețuite despre efectele călătoriilor în spațiu asupra corpului uman.

NASA Twins Study. Cum schimbă călătoriile spațiale corpul uman

Un an petrecut pe stația spațială are un impact incontestabil asupra corpului uman, însă multe dintre sistemele organismului se refac după întoarcerea pe Pământ.

Corpul uman nu a evoluat pentru a pluti în microgravitație sau pentru a se dezvolta la nivelul de radiații din spațiu. În 2015, atunci când astronautul NASA Scott Kelly a petrecut aproape un an pe Stația Spațială Internațională, corpul său a fost supus unui stres incredibil.

Fluidele i-au umflat partea superioară a corpului și capul, genele sale s-au activat în moduri diferite, iar sistemul său imunitar a fost suprasolicitat în comparație cu cel al fratelui său geamăn identic. Mark Kelly a zburat și el în spațiu, însă în timpul acestei misiuni de lungă durată a rămas la sol.

Digi24.ro

Cum a fost posibil ca aeroportul Heathrow să se închidă complet. Explicațiile experților despre cauze și implicații

În timpul misiunii, Scott a înregistrat o scădere a masei corporale, o instabilitate a genomului său, inflamații ale vaselor de sânge importante, modificări ale formei ochilor, schimbări ale metabolismului, inflamații și modificări ale microbiomului său – precum și o prelungire ciudată a telomerilor săi, structurile de protecție de la capetele cromozomilor. Acestea din urmă s-au scurtat din nou după ce a aterizat, relatează publicația Space.

Frații Kelly au fost monitorizați înainte, în timpul și după misiune de zece echipe, care au inclus 84 de cercetători de la 12 universități. Aceștia au analizat biologia gemenilor pentru a vedea cum s-au schimbat frații pe parcursul studiului.

Digisport.ro

Neverosimil! Bosniacii fac scandal că UEFA nu l-a suspendat pe Makkelie, după penalty-ul cerut de România

Date neprețuite pentru viitoarele misiuni în spațiu

Deși cercetarea a avut un domeniu de aplicare foarte limitat, pentru oamenii de știință care plănuiesc să trimită astronauți în călătorii lungi spre Lună, Marte și dincolo de acestea aceste date privind zborurile spațiale de lungă durată sunt neprețuite.

„La începutul carierei noastre de astronauți, eu și fratele meu ne-am cam întrebat despre asta – hei, mă întreb dacă vor face vreodată un experiment cu noi doi, fiind aproape identici genetic”, a declarat Scott Kelly.

Dar ani de zile după selectarea gemenilor ca astronauți în 1996 nu a existat niciun interes deoarece eșantionul era atât de mic. Și asta până când Scott a adus din nou vorba în 2013, înainte de misiunea sa record pe stația spațială, pe care a împărțit-o cu cosmonautul rus Mikhail Kornienko.

„Când a venit vorba despre faptul că urma să petrec un an în spațiu, a fost o ocazie atât de rară încât m-am gândit că poate există un interes pentru asta … [și] s-a dovedit că a existat odată ce oamenii au început să vorbească despre asta.”

Această discuție s-a transformat în masivul Twins Study, publicat în integralitate pe 11 aprilie 2019 în revista Science. „Acesta este într-adevăr, probabil, cel mai aprofundat studiu, cu siguranță la nivel biochimic, care a fost făcut vreodată la oamenii care au petrecut timp în spațiu spațiu”, a declarat Mike Snyder, de la Universitatea Stanford, coautor la publicarea studiului Twins.

„Deci, facem literalmente mii de măsurători la un nivel care nu a mai fost făcut înainte. Și, ca atare, ajungem să vedem o viziune la nivel de sistem care într-adevăr nu a fost făcută nici.”

Twins Study a arătat efectele ciudate și nefamiliare

Unele efecte medicale ale călătoriilor în spațiu sunt bine cunoscute. De zeci de ani, oamenii de știință știu că lipsa aproape totală a greutății prelungește coloana vertebrală și cauzează pierderea masei musculare și osoase, motiv pentru care astronauții trebuie să facă exerciții fizice frecvent.

Potrivit rezultatelor Twins Study, Scott Kelly s-a întors pe Pământ cu cinci centimetri mai înalt decât atunci când a plecat, masa sa corporală a scăzut cu șapte procente, în parte pentru că apetitul său pentru mâncare ambalată și liofilizată a fost mai scăzut decât anticipaseră planificatorii NASA, relatează The New Yorker.

Cu toate acestea, unele dintre celelalte simptome erau ciudate și nefamiliare. Când stătea în picioare, sângele său părea să se repeadă în jos, provocând umflături dureroase la nivelul picioarelor. O erupție violentă i s-a întins pe gât, spate și picioare.

Christopher Mason, unul dintre cercetătorii principali ai studiului NASA Twins, și colegii săi au fost deranjați de unele dintre constatările lor. Testele cognitive, de exemplu, au arătat scăderi ale vitezei și preciziei mentale a lui Scott.

Markerii de inflamație din sângele său au crescut la niveluri pe care testele de laborator au avut dificultăți în a le măsura – cu mii de procente peste normal, ceea ce a sugerat un răspuns extrem la stres.

În lunile care au urmat după ce Scott Kelly le-a spus oamenilor de știință despre problemele sale medicale misterioase, Mason și colegii săi au retestat mostre biologice din timpul și după zborul de un an al astronautului. Au înregistrat numeroase date îngrijorătoare.

Spațiul pare să accelereze procesul de îmbătrânire

Vederea lui Scott se deteriorase. „Nu pot vedea fără ochelari”, a mărturisit el. Pereții arterelor sale carotide se îngroșaseră și erau inflamați. Revenirea la gravitație a fost și mai dureroasă.

Nivelul markerilor inflamatori din corpul său era la fel de ridicat ca la o persoană care suferă un atac de cord sau un șoc septic. Proteine care se găsesc mai ales în creier au fost detectate în sângele său, sugerând că bariera hematoencefalică își pierduse o parte din integritate.

Mitocondriile, care generează energie în interiorul diferitelor tipuri de celule, au transmis semnale de alarmă în întregul său corp.

Au existat schimbări chiar și în genetica lui Scott Kelly. Expresia a aproximativ 9.000 de gene, dintre care unele ar putea crește riscul de cancer și probleme ale sistemului imunitar, a fost modificată.

Deși majoritatea dintre acestea s-au normalizat în decurs de câteva luni, unele au continuat să prezinte semne de deteriorare, inclusiv rupturi și inversiuni în ADN, mult timp după ce Scott Kelly s-a întors pe Pământ.

În timpul misiunii sale, Scott a fost expus la de aproximativ 50 de ori mai multe radiații decât fratele său pe Pământ. În mod curios, telomerii săi – segmentele de la capetele ADN-ului care, în mod normal, se micșorează pe măsură ce îmbătrânim – au crescut în timp ce se afla în spațiu.

Dar, după întoarcerea sa, ele s-au contractat până au devenit mai scurte decât atunci când a decolat. În multe feluri, spațiul părea să accelereze procesul de îmbătrânire.

”Mii de oameni vor trăi sau vor lucra în spațiu”

Multe efecte ciudate ale călătoriilor spațiale sunt identificate și investigate abia acum. Infecțiile latente cu herpes se reactivează adesea, anumite medicamente pot deveni mai puțin eficiente, microgravitația redistribuie sângele în venele capului și gâtului care nu sunt obișnuite să gestioneze fluxul, crescând riscul apariției cheagurilor.

Scott Kelly a scris în volumul său de memorii  ”Endurance” că oamenii pot explora mai mult din univers numai dacă întăresc „verigile cele mai slabe din lanțul care face posibilă călătoria în spațiu: corpul și mintea umană”.

Mason este optimist că vom reuși să facem acest lucru: „La un moment dat, vom avea mii de oameni care vor trăi sau vor lucra în spațiu. Trebuie să înțelegem cum să facem asta în siguranță”.

Alții au îngrijorări serioase. Mathias Basner, profesor de psihiatrie la Universitatea din Pennsylvania și membru al consorțiului de cercetare Twins Study, a declarat că aceste călătorii în spațiu provoacă modificări structurale profunde ale creierului. „Majoritatea sunt probabil reversibile. Unele s-ar putea să nu fie.”

În microgravitație, creierul se deplasează în partea superioară a craniului și comprimă o zonă responsabilă pentru absorbția lichidului cefalorahidian, ceea ce duce la umflarea cavităților cerebrale și, potențial, la creșterea presiunii intracraniene.

Un an pe orbită, limita pentru sănătatea umană

Anumiți biomarkeri asociați cu bolile neurodegenerative par să crească semnificativ după o călătorie lungă. „Acest lucru ar putea sugera că ceva destul de rău se întâmplă în creier. Avem nevoie de mai multe date”, a mai spus Basner.

Cercetătorii care i-au studiat pe frații Kelly au ajuns la concluzia că sănătatea umană ar putea fi „în mare parte conservată” în timpul unui an pe orbită. Dar nu au putut prezice cât de mult ar crește aceste riscuri în timpul unei misiuni mai lungi, cum ar fi o călătorie spre Marte.

Poate că pericolele ar crește lent și constant; poate că ar crește exponențial. „Pur și simplu nu cred că putem extrapola de la misiuni mai scurte la misiuni mai lungi. Acestea sunt sisteme biologice. La un moment dat, s-ar putea să nu mai aibă capacitatea de a compensa”, a mai spus Basner.

O misiune „scurtă” pe Marte, dus-întors, care ar ridica provocări tehnice și medicale fără precedent, ar putea părăsi siguranța orbitei timp de doi ani sau mai mult. Astronauții ar trebui, de asemenea, să suporte viața pe o altă planetă.