Studiul NASA pe gemeni dezvăluie efectele spațiului asupra sănătății lui Scott Kelly

Timp de aproape un an, astronauții americani și gemenii identici Scott și Mark Kelly au trăit vieți la fel de separate precum Pământul și spațiul – la propriu. În timp ce Mark se bucura de pensie în Tucson, fratele său a plutit în microgravitație la bordul Stației Spațiale Internaționale, care orbitează la aproximativ 400 de kilometri deasupra planetei.

Zece echipe științifice au studiat fiziologia gemenilor, abilitățile de memorie și genele înainte, în timpul și după acel an, căutând orice abateri care ar putea sugera că cele 340 de zile ale lui Scott în spațiu l-au afectat fizic. În timp ce cercetătorii au lăsat indicii tentante despre ceea ce a descoperit studiul NASA pe gemeni, acum un studiu cuprinzător publicat în 12 aprilie Ştiinţă confirmă că călătoriile îndelungate în spațiu declanșează factori de stres care pot manipula genele, pot trimite sistemul imunitar în exces sau pot afecta abilitățile de raționament mental și memoria. Încă nu este clar dacă acești factori de stres au repercusiuni pe termen lung asupra sănătății.

Aceasta este „cea mai cuprinzătoare viziune pe care am avut-o vreodată despre răspunsul corpului uman la zborul spațial”, spune Susan Bailey, biolog în cancerul de radiații la Universitatea de Stat din Colorado din Fort Collins, care a condus una dintre echipele de cercetare.

Scott Kelly
MINTE ÎNCOLARE Scott Kelly face un test de abilități mentale în timpul petrecut pe Stația Spațială Internațională pentru a urmări modul în care petrecerea unei perioade lungi de timp în spațiu îi afectează reacția, memoria și abilitățile de raționament. NASA

În primele zile după ce Scott a intrat în spațiu, în martie 2015, a luat probe de sânge care au fost trimise înapoi pe Pământ. Testele au scos la iveală etichete epigenetice pe mai mult de 1.000 de gene ale sale care nu se aflau în mostrele sale înainte de zbor sau în mostrele de la Mark. Acești markeri chimici, care pot activa sau dezactiva o genă atunci când sunt adăugați sau îndepărtați, pot fi cauzați de factori de mediu și sunt reversibile. Cele mai afectate au fost genele care reglează repararea ADN-ului și lungimea telomerilor, vârfurile cromozomilor, a descoperit echipa lui Bailey.

Măsurătorile telomerilor lui Scott au arătat că aceștia crescuseră în mod surprinzător cu 14,5% mai mult. Echipa se așteptase să-și găsească telomerii scurtați în mijlocul spațiului cu gravitație scăzută și scăldat de radiații. În 48 de ore de la întoarcerea sa pe Pământ din martie 2016 (SN Online: 29.02.16), totuși, telomerii lui s-au micșorat înapoi la lungimea lor înainte de zbor. Și câteva luni mai târziu, unii telomeri au fost și mai scurti, relatează grupul în Ştiinţă.

„Acolo ar putea fi un risc crescut”, spune Bailey. Scurtarea telomerilor a fost asociată cu îmbătrânirea și cu riscuri pentru sănătate precum bolile cardiovasculare sau cancerul (SN: 15/12/12, str. 13).

Genele trecute cel mai frecvent în modul activ în acele probe de sânge timpurii din zborul spațial au fost cele implicate în reglarea sistemului imunitar. Acest lucru indică faptul că, în timp ce un corp se află în spațiu, „sistemul imunitar este aproape în alertă maximă ca o modalitate de a încerca și a înțelege acest nou mediu”, spune genomistul funcțional Christopher Mason de la Universitatea Cornell. Grupul său a analizat ce gene au fost afectate de zborul spațial.

Scott Kelly
SELFIE SPATIAL În timpul studiului NASA pe gemeni, Scott Kelly și-a făcut o imagine în timp ce se afla la bordul Stației Spațiale Internaționale, unde a petrecut 340 de zile.NASA

Cromozomii lui Scott au trecut, de asemenea, prin multe modificări structurale, a descoperit o altă echipă. Părțile cromozomilor au fost schimbate, inversate sau chiar îmbinate – modificări care pot duce la infertilitate sau la anumite tipuri de cancer. „Acestea sunt răspunsuri naturale, esențiale la stres”, spune geneticianul Michael Snyder de la Universitatea Stanford, al cărui grup a căutat schimbări în metabolismul și proteinele gemenilor. Schimbările cromozomiale ale lui Scott au fost probabil exacerbate de particulele de mare energie și razele cosmice din spațiu, spune Snyder.

Cele mai multe dintre schimbările pe care le-a experimentat Scott s-au inversat la starea înainte de zbor odată ce s-a întors pe Pământ. Dar nu tot. De exemplu, aproximativ 91% dintre genele care și-au schimbat activitatea în timp ce el era în spațiu au revenit la normal șase luni mai târziu, în timp ce restul au rămas în modul spațiu. La șase luni de la întoarcerea sa, sistemul imunitar era încă în alertă maximă, genele de reparare a ADN-ului erau încă excesiv de active și, în plus, unii dintre cromozomii săi erau încă întors. Testele privind viteza și acuratețea lui Scott în problemele de memorie pe termen scurt și de logică au arătat că abilitățile sale cognitive au scăzut de la nivelurile înainte de zbor.

Nu este clar dacă aceste rezultate provin cu siguranță de la zborul spațial, parțial pentru că observațiile sunt de la un singur individ. „Concluzia: există o mulțime de lucruri pe care nu le cunoaștem”, spune Snyder.

Mai multe răspunsuri pot veni de la misiunile viitoare. NASA a finanțat în octombrie 25 de noi proiecte, fiecare dintre ele ar putea trimite până la 10 astronauți în misiuni spațiale de un an. Dar pentru a afla cu adevărat modul în care mediul spațial afectează sănătatea umană, sunt necesare călătorii și mai lungi. O misiune pe Marte ar dura aproximativ 30 de luni și ar depăși câmpul magnetic al Pământului, care protejează împotriva radiațiilor care dăunează ADN-ului de la erupțiile solare și razele cosmice (SN Online: 5/24/16).

Doar astronauții din misiunile lunare au depășit câmpul magnetic al Pământului și de doar câteva zile. Nimeni nu a petrecut cât un an în acel mediu neprotejat, darămite 2,5 ani.

O modalitate de a evita expunerile spațiale atât de lungi ar putea fi dezvoltarea de noi tehnologii de propulsie care să poată duce mai repede astronauții în locații îndepărtate, spune Markus Löbrich, un biolog în radiații la Technische Universität Darmstadt din Germania, care nu a fost implicat în cercetarea fraților Kelly.

În timp ce Studiul NASA pe gemeni este impresionant, lucrarea subliniază faptul că nu suntem încă pregătiți pentru călătorii spațiale pe termen lung, spune Löbrich. Pentru ca NASA să poată trimite oameni pe Marte, spune el, „într-adevăr va trebui să se gândească la contramăsuri” la radiații.