Scott Kelly

Timp de 340 de zile, Scott Kelly a orbitat Pământul la bordul Stației Spațiale Internaționale (ISS), colectând date despre el. A luat probe de sânge din mâini. A păstrat probe de urină. A jucat jocuri pe computer pentru a-și testa memoria și viteza de reacție. Și-a măsurat forma ochilor.

La aproximativ 380 km sub el, fratele geamăn al lui Scott, Mark Kelly, care era și astronaut, a efectuat cercetări identice. O comparație a celor două oferă acum o oportunitate unică de a afla ce se întâmplă cu corpul uman în spațiu - literalmente la nivel molecular.

La puțin peste trei ani după ce Scott Kelly, în vârstă de 55 de ani, s-a întors pe Pământ și la aproximativ un an de la anunțarea rezultatelor preliminare ale studiului, oamenii de știință de la NASA au anunțat joi că corpul astronautului a suferit un număr imens de modificări în timp ce era pe orbită .

ADN-ul a mutat în unele dintre celulele sale. Sistemul său imunitar a generat o grămadă de semnale noi. Microbiomul său a dobândit noi tipuri de bacterii.

Multe dintre aceste schimbări biologice par inofensive și au dispărut de la întoarcerea lui Scott pe Pământ. Dar alții nu s-au întors la nivelurile lor anterioare, inclusiv mutații genetice, iar după revenire a existat o scădere a rezultatelor testelor cognitive la care a fost supus astronautul. Acest lucru îi îngrijorează pe oamenii de știință.

Unii consideră riscurile acceptabile, în timp ce alții se întreabă dacă va fi vreodată sigur pentru astronauți să facă călătorii lungi pe Marte sau chiar mai departe. Răspunsurile finale la aceste întrebări vor depinde de studiul mai multor colegi ai lui Kelly.

Deși astronauții zboară în spațiu de aproape șase decenii, există multe lucruri despre viața în spațiu pe care oamenii de știință încă nu le înțeleg. Cu cercetări precum cea a gemenilor NASA, ale căror rezultate sunt publicate în revista Science, agenția speră să răspundă la unele dintre întrebări înainte de a trimite astronauți pe zboruri mai lungi.

În 2012, NASA a ales-o pe Kelly să se alăture cosmonautului rus Mikhail Kornienko la Stația Spațială Internațională pentru un studiu de un an asupra provocărilor zborului spațial, de două ori mai mult decât cercetările anterioare.

În ajunul veștii misiunii, Kelly i-a întrebat pe liderii experimentului dacă au planuri să-l compare cu geamănul său. El le-a explicat că există două persoane care erau identice genetic și că ar permite un experiment interesant. NASA nu avea astfel de planuri, dar la scurt timp a decis să accepte propunerea sa.

Comparând frații, NASA spera să înțeleagă mai bine schimbările pe care le-a experimentat Scott Kelly în timpul misiunii sale.

Susan Bailey, biolog la Universitatea din Colorado și coautor al noului studiu, a comentat că faptul că ea și Mark sunt gemeni limitează sever alternativele. Potrivit acesteia, se poate spune că schimbările din Scott se datorează doar zborului spațial.

Scott și Mark Kelly. Fotografii: NASA

Zece echipe de cercetare au pregătit experimente pentru gemeni, dar pentru Kelly experiența nu a fost mult diferită ca simțire decât în ​​misiunile anterioare. Eșantionarea sângelui său la gravitație zero, de exemplu, a fost o practică obișnuită.

Oamenii de știință au descoperit că în multe privințe Scott Kelly s-a schimbat la fel de mult ca și astronauții care au rămas pe stația spațială doar șase luni. În cele din urmă, ritmul schimbării biologice a încetinit, indicând faptul că este posibil ca corpul uman să realizeze un nou echilibru în spațiu.

Dar și corpul lui Kelly s-a schimbat în unele moduri surprinzătoare.

Bailey a studiat părți speciale ale ADN-ului său, numite telomeri, care se află la capetele cromozomilor, protejându-i de daune. Pe măsură ce oamenii îmbătrânesc, telomerii oamenilor tind să se scurteze. Stresul - și factori precum radiațiile sau poluarea - pot accelera îmbătrânirea prin ruperea formei telomerilor chiar mai repede decât de obicei.

Ciudat, dar adevărat: lungimea medie a telomerilor lui Kelly a crescut în Spaţiu, în loc să scadă. Parcă celulele lui întinereau.

Exercițiul regulat și o dietă sănătoasă pot face parte din motivul acestui lucru. Dar zborul spațial ar fi trezit o populație latentă de celule stem din corpul lui Kelly, a spus Bailey. Cu alte cuvinte, este posibil ca celulele sale să nu fi dezvoltat telomeri mai lungi. În schimb, corpul său ar fi putut forma noi depozite de celule tinere cu telomeri mai lungi.

Gene activate

Rămânerea în spațiu pare, de asemenea, să fi provocat modificări genetice la Kelly. Mii de gene care nu au fost niciodată active pe Pământ și-au sporit activitatea. În același timp, au rămas inactivi în corpul geamănului planetei, Mark. Cu cât Scott Kelly a stat mai mult în spațiu, cu atât este mai mare numărul de gene activate.

Unele dintre genele „trezite” sunt cunoscute pentru a codifica proteinele care ajută la repararea ADN-ului deteriorat. Acest lucru pare logic, având în vedere că nivelurile de radiații ale Stației Spațiale Internaționale sunt mai mari decât cele de pe Pământ.

Christopher Mason, genetician la Weill Cornell Medicine din New York, a declarat că Kelly a fost expusă la 48 de ori mai multă radiație decât media de pe Pământ într-un an. Celulele sale erau probabil prea ocupate pentru a repara daunele cauzate de radiații.

Cu toate acestea, multe dintre celelalte gene activate joacă un rol în funcționarea sistemului imunitar. Ce anume cauzează aceste modificări rămâne neclar.

Stresul general al vieții stației spațiale poate fi declanșat un răspuns imun. Cu toate acestea, cercetările recente au arătat, de asemenea, că virușii latenți se pot trezi la astronauți. Sau poate sistemul imunitar, care nu a evoluat niciodată pentru a supraviețui în spațiu, a greșit.

Mason, care a coautor studiul, a spus că nu știu dacă este un lucru bun sau un lucru rău, ci pur și simplu că este „mai mult”. Pentru concluziile finale vor fi necesari mai mulți astronauți.

Întoarcerea lui Kelly pe Pământ pe 1 martie 2016 s-a dovedit a fi unul dintre cele mai semnificative momente din punct de vedere biologic din întreaga misiune. Corpul său prezenta semne de stres crescut, iar sistemul său imunitar funcționa la viteză mare.

Michael Snyder, genetician la Universitatea Stanford și coautor al studiului, avertizează că această reacție poate să nu fie tipică. Este posibil ca Kelly să fi prins o infecție virală, așa că oamenii de știință ar dori să vadă dacă aceeași reacție apare și la alte persoane.

În ciuda acestui șoc, corpul lui Kelly a revenit în mare măsură la starea sa de dinainte de zbor. Unele specii de bacterii care au crescut foarte activ în flora sa intestinală în timp ce se aflau în spațiu au redevenit rare după aterizare.

Kelly în spațiu. Fotografii: NASA

Ciudata alungire a telomerilor lui Kelly a dispărut în mai puțin de 48 de ore pe Pământ. De fapt, Bailey și colegii ei au început să găsească multe celule care aveau telomeri mai scurți decât înainte ca Kelly să meargă la ISS.

Ea explică faptul că oamenii o întreabă dacă mersul în spațiu este sursa tinereții. Dar Bailey nu crede asta. În caz contrar, „probabil că trebuie să stai acolo sus pentru totdeauna”.

„Ca și cum ai merge prin nisipuri plutitoare”

Unele caracteristici biologice ale lui Scott Kelly nu au revenit la normele anterioare zborului. La șase luni după ce s-a întors pe Pământ, 8,7% din genele sale funcționează încă într-un mod modificat. Judecând după scara mică a acestei schimbări, geneticianul Snyder o descrie ca fiind moderată.

Cercetătorii au descoperit, de asemenea, că Kelly nu s-a descurcat atât de bine în testele cognitive după revenirea ei. Este mai lent și mai inexact în aproape toate testele. Este posibil ca unele schimbări biologice să fie motivul pentru aceasta.

Cu toate acestea, Kelly și-a asumat multe angajamente de la revenirea pe Pământ, inclusiv un program încărcat de interviuri la televizor și prelegeri și discursuri publice. Mai mult, la un nivel subconștient, este posibil să nu mai fi încercat să facă tot posibilul și nu mai era atât de motivat.

În memoriile sale din 2017, Endurance, Kelly descrie dificultăți după revenire - durere, lipsa somnului și alte probleme. Într-o noapte a avut senzația că „încearcă să meargă prin nisipurile plutitoare”.

Într-un interviu, astronautul a sugerat că aceste dificultăți pot fi motivul scorurilor sale slabe ale testelor cognitive, deoarece este dificil să te concentrezi atunci când nu te simți bine.

O altă schimbare durabilă pe care oamenii de știință au descoperit-o a fost o colecție de mutații genetice pe care Kelly le-a primit în spațiu. Au apărut în timpul zborului și ulterior au supraviețuit. Uneori radiațiile provoacă un tip de mutație care face celulele susceptibile la mutații și mai mari atunci când se divid. În cele din urmă, celulele pot începe să crească necontrolat, "ceea ce reprezintă un pas pe drumul către cancer".

Peter Campbell este biolog de cancer la Institutul Wellcome Sanger din Marea Britanie care nu a fost implicat în noul studiu. Potrivit acestuia, "acest tip și scară de schimbare ar putea fi asociate cu o creștere moderată a riscului de cancer".

Aceste două schimbări de durată - în abilitățile cognitive ale lui Kelly și ADN-ul său - au determinat mulți experți să se îngrijoreze de riscurile unui zbor spre Marte, care ar putea dura un an.

Scăderea vitezei și preciziei poate avea consecințe potențial grave, deoarece după o călătorie dificilă către Planeta Roșie, astronauții vor trebui probabil să ia măsuri rapide și precise după aterizare.

Numărul mare de mutații genetice poate să nu reprezinte o amenințare imediată pentru astronauții din misiunile lor, dar poate crește riscul general de cancer pe tot parcursul vieții.

Dr. Eric Topol, director al Scripps Research Translational Institute, nu a participat la studiu, dar consideră consecințele experienței lui Kelly ca fiind grav negative. Principala sa concluzie după citirea raportului de cercetare este întrebarea: de ce ar vrea cineva să meargă pe Marte sau să rămână în spațiu?

Jerry Shay, specialist în biologie celulară la Southwestern Medical Center de la Universitatea din Texas, este mult mai optimist. El speră la contramăsuri pentru protejarea astronauților. Împreună cu colegii săi, el testează deja medicamente pentru a determina celulele să repare ADN-ul deteriorat de radiații.

NASA a început să analizeze toate aceste rezultate pentru a planifica următoarele misiuni la Stația Spațială Internațională.

La rândul său, biologul Susan Bailey intenționează să continue studierea telomerilor neobișnuiți ai lui Kelly. Dezvăluirea acestui mister poate dezvălui mai multe informații despre îmbătrânirea normală și bolile pe care le aduce cu el și poate fi importantă nu numai pentru astronauți, ci și pentru noi toți - care trăim pe Pământ.