Спаце /> <Мета Наме = Невс_Кеивордс Цонтент = Близанци Проучавају

НАСА-ина студија о близанцима показује промене из године у свемиру | Наука

НАСА има велике планове за будућност свемирских летова. Предлози свемирске агенције за слање дугорочних мисија са посадом на Месец и, евентуално, копнене астронауте на Марс захтеваће значајан напредак у хардверу ракета и свемирских летова. Али заједно са новом технологијом, научници се боре са још једним кључним питањем: Може ли људско тело да се одржи током толико времена у свемиру? Истраживачка мисија на Марс могла би потрајати две или три године, док је већина свемирских експедиција до сада трајала шест месеци или мање. Продужене мисије изван Земљине орбите могле би да резултирају дубоким и потенцијално опасним биолошким ефектима на тела астронаута.

Да би проучила утицај микрогравитације, зрачења и затварања у дуготрајном свемирском лету, НАСА је за јединствену мисију одабрала близанце Скота и Марка Келија. Двоје једнојајчаних близанаца служили су као НАСА-ин тестни пилоти и астронаути, а Скот је изабран за једногодишњу мисију на Међународну свемирску станицу (ИСС), остављајући свог брата - његову генетску копију - на земљи. Истраживачи су земаљску марку користили као неку врсту контролне теме за упоређивање са било којим променама у Скоту током његове године у свемиру, која је трајала од 27. марта 2015. до 1. марта 2016.



Десет тимова научника проучавало је различите аспекте здравља и биологије близанаца, од експресије гена до цревних бактерија до когниције. Данас су тимови објавили нека своја прикупљена истраживања у међупредметној дисциплини студија , који ће бити објављен 12. априла у часопису Наука.



Истраживачке теме

Графичка илустрација пута који појединачно истраживање Студије близанаца пролази од истраживања до интеграције до једног сажетог рада до неколико пратећих радова.(НАСА)

Са више од 80 аутора, студија окупља и анализира широк спектар података прикупљених од оба близанца током једногодишње мисије, као и месеци непосредно пре и после. Резултати су обимни, али углавном показују да се, уз неке значајне изузетке, Скотово тело прилично брзо вратило после 340 дана у стресним свемирским условима. Истраживање ствара интегрисани портрет молекуларних, физиолошких и бихевиоралних прилагођавања и изазова за људско тело током продуженог свемирског лета, пишу аутори.



Питање старења

Један од десет тимова, на челу са Сузан Бејли, професорком радиологије и биологије рака на Државном универзитету у Колораду, усредсредио се на теломере, капице које штите крајеве ДНК ланаца. На Земљи се ови теломери исцрпљују током човековог живота док се сваки круг репликације ДНК истроши.

Када је Бејлијев тим анализирао теломере у Скотовим белим крвним зрнцима, открили су да се просечна дужина теломера у овим ћелијама заправо повећала током мисије. Било је управо супротно од онога што смо замислили, каже Баилеи. Предложили смо да се заправо, због свих заиста јединствених стресова и изложености стварима попут микрогравитације, свемирског зрачења и изолације ... [чинило се] да ће убрзати губитак теломера у свемиру.

Сцотт на ИСС-у

Скот Кели на броду Међународне свемирске станице током године у свемиру.(НАСА)



Једном када се Скот вратио на земљу, Бејлијев тим приметио је да се његова просечна дужина теломера смањила да би приближно одговарала нивоу пре лета. У месецима након лета, међутим, већи број теломера је изгубљен или критично скраћен. Ово би могло бити забрињавајуће откриће, јер су скраћивање и губици теломера повезани са старењем и подложношћу старосним болестима, укључујући кардиоваскуларне проблеме и рак.

Истраживачи још увек нису сигурни како или зашто су се десиле ове промене теломера. Тим се надао да ће анализирати активност теломеразе, ензима који продужава теломере, али се искључује у већини ћелија одраслих тела, како би утврдио да ли се некако активирао док је Скот био у лету. Међутим, материјал који им је потребан био је изгубљен у свемиру, каже Бејли. Узорци крви су враћени на Земљу свемирском летелицом Сојуз, али активност теломеразе је била мртва по доласку, вероватно као резултат промена температуре током поновног уласка у Земљину атмосферу.

Сазнавање више о механизму који стоји иза ових промена током и после свемирског лета биће важно за напредак, каже Бејли - не само због астронаута, већ и зато што би темељитије разумевање старења било драгоцено за здравље земљана.

је Енглеска држава или држава

Експресија гена у свемиру

Истраживачи су такође проучавали Скотов геном како би утврдили да ли се експресија гена променила током лета, као што је то уобичајено у стресним ситуацијама. Тим који је водио Цхрис Масон, генетичар из Веилл Цорнелл Медицине, проучавао је модификације ДНК и РНК које би сигнализирале епигенетску адаптацију. Приметили су неке промене у начину на који су гени изражени, а ове варијације су се убрзале у последњих шест месеци мисије. Током друге половине појавило се више од шест пута више разлика у експресији гена у поређењу са почетком лета.

Налази су били помало изненађујући, каже Масон, јер је очекивао да ће се ове разлике успорити или зауставити након почетног периода адаптације на ново окружење. Трајне и све веће генетске трансформације показују да се тело наставља да се мења током дужих временских периода у свемиру.

Андрев Феинберг, професор и медицински истраживач са Универзитета Јохнс Хопкинс, и његов тим усредсредили су се на метилне групе - хемијске маркере који обично сигнализирају промене у експресији гена - и открили су да је количина епигенетских промена слична за два брата. Упркос неким мањим разликама, Скотов геном се понашао на начин који није забрињавајући, каже Феинберг.

По завршетку мисије, 90 процената модификованих експресија гена вратило се на почетно стање пре лета - добар знак да тело може да се одбије након дуге мисије, каже Масон. Преосталих 10 процената, који су садржали преко 800 гена, укључујући и оне који се односе на имуни одговор и поправљање ДНК, и даље су се изражавали другачије шест месеци након Скотовог повратка. Чини се, до неке мере, да довољно ћелија у телу има сећање на то шта се догодило да још увек постоји одређена адаптација и рекалибрација да би се вратили на Земљу, каже Масон.

Утицај свемирског лета на ум

У једном потенцијално забрињавајућем резултату, тим који је проучавао когницију открио је да су Скотови резултати на низу когнитивних тестова опали у периоду после лета. Матхиас Баснер, професор психијатрије са Универзитета у Пенсилванији, и његов тим дизајнирали су специјализовану когнитивну тестну батерију за НАСА - серију од 10 рачунарских задатака за мерење различитих аспеката размишљања астронаута, укључујући емоционално препознавање, преузимање ризика и пажњу.

Иако су Скотове мере у лету биле стабилне, његова когнитивна ефикасност или брзина и тачност у комплетирању тестне батерије су опали чим се вратио на Земљу. Смањење је потрајало шест месеци након његовог повратка.

Иако Скот током једногодишњег свемирског лета није показао алармантне когнитивне ефекте, чини се да је имао много више проблема са тестовима након повратка у Земљину средину у поређењу са периодом прилагођавања након претходне шестомесечне мисије од октобра 2010. до Март 2011. Когнитивни резултати могли би бити црвена застава приликом планирања нечега попут мисије на Марс, каже Баснер, током које би астронаути морали да извршавају сложене задатке након слетања.

Скот и Михаил

НАСА-ин астронаут Сцотт Келли (лево), инжињер лета експедиције 43/44 и командант експедиције 45/46; и руски космонаут Михаил Корниенко, инжењер лета експедиције 43-46, провели су 340 кумулативних дана у свемиру.(НАСА / Билл Стаффорд)

Свемир је врло непријатељско окружење, каже Баснер. Увек желимо да астронаути наступе у најбољем издању у смислу да, знате, ситне грешке могу прерасти у катастрофалне грешке - у најгорем случају, у неуспех мисије и губитак опреме и живота астронаута.

Иако би вероватно требало да постоји висок ниво оштећења да би се утицало на операције које воде обучени астронаути, ове когнитивне промене треба надгледати у будућим мисијама, каже Баснер, поготово јер људи имају лошу способност да процењују сопствени когнитивни статус, тежећи да прихвате свој тренутни услови као нова нормала чак и ако су заправо гори него раније.

Тело истраживача свемира

Током остатка Скотовог тела истраживачи су приметили друге промене повезане са свемирским летовима. У студији микробиома, заједнице бактерија које живе у људском цреву, тим који су водили истраживачи са Универзитета Нортхвестерн открио је да се пропорције различитих врста бактерија мењале током Скотове године у свемиру. Укупна разноликост бактерија се међутим није смањила, што је добар знак да је микробиом остао здрав.

Тим који је предводила Бринда Рана, истраживачица здравствених наука са Калифорнијског универзитета у Сан Диегу, открио је да се неколико протеина такође променило током свемирског лета. Узорци урина из Скотовог доба на ИСС садржали су висок ниво колагена, структурног протеина. Гледајући на ову меру заједно са физиолошким променама - попут оних које су примећене у Сцоттовим очним јабучицама и васкуларном систему - могао би бити знак да се тело реструктурира, каже Рана. Истраживачи су такође приметили повишени ниво аквапорина 2, протеина који има тенденцију да буде маркер дехидрације.

Велика већина промена које су приметили Ранин тим и други нестали су након што се Скот вратио на земљу, међутим. То само показује колико је тело еластично и колико је људско тело прилагодљиво различитим срединама, каже Рана. Година у свемиру - тело то може да поднесе.

какву врсту музике воле мачке

Будући да је величина узорка НАСА-ине Студије близанаца приближно мала колико може бити, истраживачи су нагласили да не могу генерализовати своје резултате, нити да могу доказати директну узрочну везу између свемирског лета и њихових запажања. Ипак, њихов рад, упркос свом инхерентно ограниченом опсегу, НАСА-и даје неке назнаке о томе где би могли да виде биолошке промене током свемирског лета - драгоцена мапа пута, каже се у студији, о могућим ризицима дужих путовања у наш Сунчев систем.

Рад на овој студији био је попут раног картографа, каже Феинберг. Он и други истражитељи покушали су широким потезима да схвате какве се промене дешавају у телу током лета у свемир, стварајући општи облик и остављајући простор за будућа истраживања како би се попунили детаљи.

НАСА већ планира да и даље попуњава ову мапу људског тела. Бејли и други истраживачи наставиће са још једним дугорочним пројектом надгледања десет астронаута у једногодишњим мисијама, десет у шестомесечним мисијама и десет на путовањима од два до три месеца одједном. Подаци о здрављу упоређиваће се са људима на терену који су у истим периодима у изолацији, наводи се у саопштењу за штампу Универзитета у Колораду. Други научници иду напред са аналогним пројектима на Земљи, укључујући Рана, који проучава мере од предмета даље дугорочни наслон за кревет то опонаша услове нулта гравитације.

Иако је остало много посла да се уради, НАСА сада има оквир за ону врсту мултидисциплинарне сарадње која ће се вероватно наставити у будућим студијама, каже Баснер. Што се тиче Сцотта Келлија, он је спреман да буде у њему дугорочно.

Понекад на питања која наука поставља одговарају друга питања, а тестове ћу радити једном годишње до краја живота, написао је у својој књизи из 2017. године, Издржљивост: Моја година у свемиру, живот за откриће . Ово ме посебно не мучи. Вреди да допринесете унапређивању људског знања.



^