Vesmírny život - čo sa stane vo vašom tele po roku na vesmírnej stanici - Mindcraft Stories
Dva identické bratia dvojčatá, obaja astronauti, sú prenasledovaní viac ako dva roky. Jeden ide na ročnú misiu vo vesmíre, ďalší zostáva na zemi.
Nejde o scenár najnovšieho hollywoodskeho trháku. To sú výsledky rozsiahleho výskumu NASA počas vesmírnej misie, ktorá trvala rok. Prvým človekom, ktorý vycestoval do vesmíru, bol ruský kozmonaut Jurij Gagarin, 12. apríla 1961. Odvtedy vo vesmíre nalietalo 559 ľudí. Dlhé vesmírne misie (vesmírna misia sa však považuje za dlhodobú, ak má viac ako 300 dní strávených vo vesmíre) sú veľmi zriedkavé. Iba osem astronautov sa zúčastnilo misií dlhších ako 300 dní a iba štyria z nich strávili vo vesmíre počas jednej misie rok a viac.
Preto jednoročná vesmírna misia predstavovala pre amerických vedcov obzvlášť dôležitú príležitosť študovať a analyzovať vplyv dlhých časových období strávených vo fyzických podmienkach veľmi odlišných od tých na Zemi na fyziológiu človeka, fyzický stav a duševné zdravie astronautov.
Aký to má vplyv na dlhé časové úseky strávené vo vesmíre?
Takzvaná „Jednoročná misia“ sa uskutočnila v období od marca 2015 do marca 2016 a bola expedíciou v rusko-americkom partnerstve. Cieľom tejto misie bolo zhromaždiť údaje o dlhodobých účinkoch dlhých období strávených vo vesmíre na fyzické a duševné zdravie astronautov. Každý z týchto dvoch štátov určil kozmonauta, ktorý strávi rok - presnejšie 340 dní - na palube Medzinárodnej vesmírnej stanice (ISS). Rusi si vybrali Michaila Kornienka a Američanov Scotta Kellyho.
Paralelne s tým však NASA vykonala ďalšiu analýzu. Astronaut Scott Kelly - vybraný na účasť na „Jednoročnej misii“ - má identické dvojča Mark Kelly, ktorý bol v tom čase tiež astronautom. Táto náhoda robí z bratov Kellyho perfektných kandidátov na štúdium vedené súbežne s „Misiou jedného roka“.
Tak sa to zrodilo Štúdia dvojčiat NASA, rozsiahla štúdia o tom, ako čas strávený vo vesmíre ovplyvňuje ľudské telo do najmenších detailov. Scott Kelly bol predmetom analýzy, strávil rok na palube vesmírnej stanice. Jeho brat - dvojča, Mark Kelly, zostal na zemi a predstavoval dokonalú kontrolnú skupinu. Ako monozygotní dvojčatá sú obaja bratia geneticky identickí. Týmto spôsobom bola NASA schopná študovať a analyzovať do najmenších detailov účinky času stráveného vo vesmíre na ľudské telo.
Rozsiahla štúdia NASA spojila a integrovala desať rôznych tímov vedcov z ôsmich štátov. Celkom 84 vedcov skúmalo každú biologickú zmenu, nech je akokoľvek jemnú, ktorú podstúpil Scott Kelly vo svojej dlhej vesmírnej misii, od fyziologickej a kognitívnej po genetickú a molekulárnu.
Teraz, takmer tri roky po ukončení „Jednoročnej misie“, boli v časopise Science zverejnené konečné výsledky štúdie vedcov NASA o týchto dvoch astronautoch. K článku je pripojený úvodník s rovnakou tematikou a dvom astronautom je venovaná aj obálka aprílového čísla časopisu Science.
V čase, keď ľudstvo uvažuje o dlhších vesmírnych misiách, sú výsledky štúdie NASA cennými nástrojmi na lepšie pochopenie toho, ako na ľudské telo vplýva dlhodobý život vo vesmíre.
Metodika štúdia
Scott a Mark Kelly sú monozygotické dvojčatá - geneticky identické - a obaja astronauti NASA. V čase štúdie mali obaja 50 rokov.
Scott doteraz strávil 180 dní vo vesmíre. Pred výberom na „Jednoročnú misiu“ pôsobil na zemi štyri roky. Jeho brat Mark strávil vo vesmíre celkovo 54 dní a rovnako ako jeho brat v čase začiatku štúdie neletel vesmírom takmer štyri roky.
Štúdia NASA trvala celkovo 25 mesiacov. Zahŕňalo to obdobie pred vesmírnou misiou, rok, ktorý Scott strávil na palube SSI a Marka na zemi, a významné časové obdobie po návrate Scotta na Zem. Po celú túto dobu obaja bratia dodržiavali prísne protokoly, zúčastňovali sa fyzikálnych a kognitívnych testov a poskytovali vzorky biologických materiálov na porovnávacie štúdium.
Okrem iného v roku strávenom na palube vesmírnej stanice odobral Scott Kelly svoju vlastnú krv na analýzu a dostal vakcínu proti chrípke. Vedci z NASA chceli vedieť, či sa počas cestovania vesmírom mení imunitná odpoveď tela. Na Zemi sa jeho brat podrobil rovnakému protokolu a rovnakému harmonogramu testov a očkovaní, čo predstavovalo kontrolnú skupinu.
Na palube vesmírnej stanice Scott zhromaždil a odložil na analýzu vzorky krvi a plazmy, slín, kože a moču a vykonal periodické kognitívne a optometrické testy. Mnoho Scottových vzoriek zhromaždených vo vesmíre bolo uložených pri -80 ° C a analyzovaných po jeho návrate na Zem. Je to preto, že posielanie biologických vzoriek na palubu SSI na Zem pomocou raketoplánov, ktoré periodicky zásobujú vesmírnu stanicu, vyžaduje viac ako 45 hodín cestu zemskou atmosférou v zložitých podmienkach, ktoré menia vzorky (sú vystavené extrémnym teplotným zmenám a vibráciám). vysoká frekvencia, ktorá môže viesť k nevyhnutným zmenám biologického materiálu).
Epigenetika alebo „príroda verzus prostredie“
Dôležitým aspektom tejto rozsiahlej štúdie bola analýza týchto dvoch bratov z epigenetického hľadiska. Epigenetika je odvetvie genetiky, ktoré skúma variácie fenotypových znakov v závislosti od aspektov životného prostredia. Vedci z NASA chceli analyzovať, ako sa mení správanie génov vo vesmíre a následne ako je ovplyvnený spôsob, akým bunky ľudského tela kódujú tieto gény.
Vesmír je veľmi odlišné prostredie od toho, v ktorom žije väčšina ľudí na Zemi. Od vystavenia žiareniu a mikrogravitácii po čas strávený v izolácii a vo veľmi obmedzenom priestore sú astronauti nútení počas vesmírnych misií prispôsobiť sa životu vo veľmi odlišnom prostredí. Pre vedcov je dôležité poznamenať a analyzovať, ako sa ľahko mení ľudské telo, aby sa prispôsobilo tomuto odlišnému prostrediu. Je tiež dôležité uvedomiť si, koľko zmien, ku ktorým došlo počas času stráveného vo vesmíre, je trvalých a do akej miery sa ľudské telo po návrate na Zem „vráti do normálu“.
Aké sú zvyškové účinky času stráveného vo vesmíre? Aby sme odpovedali na túto otázku, chceli vedci z NASA zhromaždiť biologické informácie na začiatku štúdie - pred letom - počas vesmírnej misie a po jej ukončení s cieľom analyzovať zmeny vo fyziológii oboch astronautov v priebehu času.
K akým zmenám dochádza v ľudskom tele vo vesmíre?
Výsledky štúdie uskutočnenej NASA ukázali, že počas cestovania vesmírom bolo do istej miery ovplyvnených najmenej desať fyziologických procesov. Medzi zmeny, ktoré vedci zaznamenali, patria: zmeny telesnej hmotnosti a zloženia mikrobiómu, kardiovaskulárne zmeny, adaptácie očí, kognitívne zmeny, zmeny dĺžky telomer a transkripcie niektorých génov (epigenetické zmeny).
Niektoré z týchto zaznamenaných zmien potvrdili výsledky podobných štúdií, ktoré sa zaoberali tým, ako ovplyvňuje zdravie astronautov čas strávený vo vesmíre. Ďalšími boli nové objavy, ktoré budú musieť potvrdiť budúce štúdie.
Je tiež potrebné poznamenať, že veľká časť uskutočnených zmien bola zvrátená návratom astronauta na zem. Iné však boli trvalé alebo pocítili svoju prítomnosť po návrate na Zem. Zoberme si ich po jednom:
Zmeny dĺžky telomer
Jednou z najzaujímavejších zmien, ktoré vedci zaznamenali, bola zmena dĺžky telomér astronauta vo vesmíre. Teloméry sú „koncami“ chromozómov, oblasťami opakovanej DNA, ktoré chránia integritu chromozómu. Ak sú chromozómy pletené šnúrky, šnúrky, teloméry môžu byť vizuálne znázornené ako uzly alebo zauzlené konce šnúrky, ktoré šnúru chránia a bránia jej rozviazaniu. Dĺžka telomer bola spojená so skutočným vekom tela. Je to tak preto, lebo s každým delením buniek sa teloméry skracujú. Skrátenie telomer je preto známkou starnutia buniek a tkanív a môže predisponovať k degeneratívnym ochoreniam.
Vedci si ale nevšimli skrátenie dĺžky telomér vo vesmíre, ale ich predĺženie. Objav bol o to zaujímavejší, že po Scottovom návrate na zem došlo k rýchlemu skráteniu väčšiny telomér (za menej ako 48 hodín, upozorňujú autori štúdie).
Vedci predpokladali, že fyzický stres spôsobený návratom astronauta na zem viedol k rýchlemu skráteniu telomér. Vedci súčasne zaznamenali zvýšenie zápalovej reakcie tela - ďalšej reakcie ľudského tela na stres a náhlu zmenu prostredia.
Kognitívny výkon
Integrita a výkon kognitívnych funkcií sú pre astronautov nevyhnutné, pretože úzko súvisia s výkonom vesmírnej misie. Astronauti sú počas vesmírnych misií pravidelne testovaní na kognitívne funkcie. Nie je prekvapením, že hodnotenie kognitívnych funkcií pred, počas a po ukončení „Jednoročnej misie“ bolo dôležitou súčasťou štúdie NASA.
Scott aj jeho brat Mark boli pravidelne podrobovaní batérii kognitívnych testov. Počas celej vesmírnej misie mali Scott a Mark Kelly pri týchto testoch podobné výsledky. Výsledky nenaznačovali nástup kognitívneho deficitu počas vesmírnej misie, práve naopak. Testy preukázali zvýšenie rýchlosti kognitívnych reakcií v prvých mesiacoch vesmírnej misie, ako aj zlepšenie priestorovej orientácie a motorickej presnosti - všetky príznaky pozitívneho prispôsobenia sa podmienkam prostredia.
Vedci namiesto toho zaznamenali pokles kognitívnych výkonov po návrate Scotta Kellyho na Zem. Tento pokles sa v niektorých poznávacích oblastiach udržal aj šesť mesiacov po ukončení misie. Vedci stanovili, že návrat astronautov na Zem po dlhej vesmírnej misii vyžaduje intenzívnejšie a náročnejšie adaptačné postupy, ako sa pôvodne myslelo.
Zahustenie steny krčnej tepny
Ďalšou zmenou, ktorú si vedci všimli, bolo v Scottovom prípade zhrubnutie steny krčnej tepny, zmena, ktorá nebola zaznamenaná u jeho brata-dvojčaťa, ktorý zostal na zemi. Vedci budú musieť prehĺbiť výskum, aby určili, do akej miery môže vesmírny let ovplyvniť kardiovaskulárne zdravie astronautov.
Vedci tiež pozorovali určité zmeny v expresii génov spojené s časom stráveným v nepriateľskom prostredí, zmenami v štruktúre črevného mikrobiómu a adaptívnymi kardiovaskulárnymi zmenami spojenými s časom stráveným v mikrogravitácii. Scott tiež stratil 7% svojej telesnej hmotnosti počas vesmírnej misie, zatiaľ čo jeho brat na Zemi zaznamenal 4% nárast telesnej hmotnosti.
Vakcíny fungujú aj vo vesmíre
Je zaujímavé poznamenať, že imunitná odpoveď tela sa vo vesmíre nezmenila - obaja astronauti mali podobnú imunitnú odpoveď ako vakcína proti chrípke. Je to prvýkrát, čo bola kozmonautovi vo vesmíre podaná vakcína, a imunitná odpoveď bola pozitívna, upozorňujú vedci.
Dôležitosť a obmedzenia štúdie
Štúdia NASA využila jedinečnú príležitosť analyzovať účinky času stráveného vo vesmíre na ľudskú fyziológiu a poznávanie. Výsledky naznačili, že ľudia sa prekvapivo dobre prispôsobujú drastickým zmenám v prostredí.
Fyziologické zmeny, ktoré Scott podstúpil počas svojej takmer ročnej misie, boli malé a nemali nijaké drastické účinky na zdravie, krátkodobé ani dlhodobé. Väčšina zmien počas vesmírnej misie bola tiež zvrátená po návrate na Zem. Pokles kognitívnych schopností po návrate astronauta na zem môže byť znepokojujúci, avšak aj v tomto prípade boli rozdiely, aj keď štatisticky významné, malé. Celkovo na všetkých úrovniach: fyziologickej, biologickej, molekulárnej a kognitívnej sa Scott takmer bezchybne prispôsobil životu vo veľmi odlišnom a veľmi nepriateľskom prostredí - vo vesmíre.
Výnimočná na tomto výskume bola možnosť mať dokonalú dávku pozemnej kontroly, proti ktorej vedci porovnali zmeny zaznamenané na biologickej, fyziologickej a molekulárnej úrovni: dvojčatá astronauta zostali vo vesmíre.
Nájdenie dvoch dvojčiat astronautov je jedinečnou príležitosťou na štúdium fyziológie človeka. Scott a Mark Kelly sú zatiaľ jedinými dvojčatami astronautov v histórii vesmírneho cestovania. Boli aj ďalšie prípady, keď mali astronauti zúčastnení na misiách identických bratov-dvojčiat, doteraz sa však nestalo, že by boli obaja bratia astronauti. To znamená, že obaja mali rovnaký základný fyzický tréning a obaja strávili rôzne časové úseky vo vesmíre, kým sa štúdium nezačalo.
To je veľká výhoda tohto výskumu, ale aj jeho hlavné obmedzenie. Štúdia, ktorá sa týka iba dvoch ľudí, je nevyhnutne obmedzená, aj keď je vyčerpávajúca. Budúci výskum bude potrebný na overenie a potvrdenie výsledkov tejto štúdie o biologických, fyziologických, genetických a kognitívnych účinkoch kozmického letu na fyziológiu človeka.