На Міжнародній космічній станції

Після повернення на Землю хромосоми космонавта Скотта Келлі, який провів рік на МКС, виявили аномалії, яких не було у його брата-близнюка.

Скотт Келлі і Марк Келлі - єдині двоє близнюків-космонавтів у світі, а також єдині брати і сестри, які подорожували в космос.

космонавтів

Роберт Марковіц - NASA - Джонсо/NASA

Проведіть рік у космосі провокує зміни в ДНК космонавтів які зберігаються після повернення на Землю і які можуть призвести до довгостроковий ризик для вашого здоров'я. Це головний висновок міжнародного розслідування, яке проводить ПОТ який безпрецедентно глибоко проаналізував вплив перебування на Міжнародній космічній станції (МКС) на тіло космонавта, порівнявши його зі своїм братом-близнюком, який залишився на Землі. Незважаючи на це, автори підкреслюють, що робота, опублікована сьогодні в Наука, показує, що людський організм може підтримувати міцне здоров'я під час довготривалих космічних місій.

Скотт і Марк Келлі Вони єдині двоє астронавтів у світі, які мають однакову ДНК, оскільки вони однояйцеві близнюки. Вони обоє є ветеранами ВМС США та НАСА і неодноразово подорожували в космос.

У березні 2015р, Скотт Келлі він приступив до річної місії на МКС, тоді як його брат Марк продовжував працювати в американському космічному агентстві з місця. Саме сам Скотт придумав скористатися цією рідкісною можливістю порівняти, як змінилися тіла двох генетично однакових людей - одного на землі та одного в космосі. Таким чином, щоб перевірити наслідки довготривалої космічної місії, з’явився дослідницький проект, в якому взяли участь понад десять команд з усього світу.

Ідея дослідницького проекту виникла у самого Скотта Келлі

Протягом 342 днів, які Скотт Келлі провів на МКС на орбіті в 400 кілометрах від поверхні Землі, він старанно пройшов групу медичних тестів, щоб проаналізувати всі аспекти свого здоров'я. По можливості їх зразки негайно надходили на Землю на борту піддонів. Якщо ні, то сам Келлі заморозив їх при мінус 80 градусах, поки вони не змогли поїхати до наземних лабораторій. "Були неймовірні виклики", - сказав на прес-конференції Ендрю Файнберг, директор Центру епігенетики Університету Джона Хопкінса в Балтіморі (США), співавтор роботи. З міркувань матеріально-технічного забезпечення та безпеки "нам було дозволено отримати від Скотта менше крові, ніж дозволено взяти у дитини, яка потрапила до лікарні", - згадує він. Тим часом на Землі його брат Марк пройшов ті ж випробування, хоча для продовження він продовжував вести нормальне життя.

Скотт Келлі провів рік у космосі, тоді як його брат-близнюк Марк працював у NASA із Землі.

Роберт Марковіц - NASA - Джонсо/NASA

Дослідники детально проаналізували всі основні параметри здоров'я обох братів до, під час та після місії в МКС, від маси тіла до їх метаболізму, а також структуру їх геному та регуляцію їх генів. Це дослідження "є, безумовно, найбільш вичерпним поглядом на реакцію людського організму на космічні подорожі", - сказала співавтор Сьюзен Бейлі, дослідниця з Університету штату Колорадо, Форт-Коллінз, США.

Вже було відомо, що космічне середовище впливає на організм: астронавти втрачають щільність у кістках, змінюється їх мікробіота та активність їх генів, і це позначається на їхніх когнітивних здібностях. Тепер результати дослідження близнюків підтверджують те, що вже підозрювали, а також надають нову інформацію.

Це дослідження, безумовно, є найбільш вичерпним поглядом на реакцію людського тіла на космічні подорожі ".

Мікрогравітація МКС спричинила перерозподіл рідин тіла Скотта Келлі. На Землі гравітація змушує голову знижувати кров'яний тиск, коли стоїть, ніж ноги та нижня частина тулуба. За відсутності цієї сили тяжіння кров у більшій кількості накопичується в голові та верхній частині тіла. Це призвело до розширення кровоносних судин на шиї та очах Скотта під час перебування в космосі, що в свою чергу спричинило зміни в його сітківці. Повернувшись на Землю, більшість цих адаптацій були скасовані, але його рік на МКС залишив невеликий відбиток на структурі його сітківки.

Когнітивні здібності Скотта Келлі трохи знизились після поїздки, можливо, через підвищений кров'яний тиск у голові через мікрогравітацію. Через шість місяців після повернення він практично нормалізувався, хоча дослідники виявили незначні недоліки, які зберігалися довше, ніж очікувалося.

Гени Келлі також адаптувались до життя в космосі, особливо тих, що стосуються імунної системи. Але саме при поверненні на Землю відбулися більш різкі зміни: після приземлення активність генів, які беруть участь у запаленні, різко зросла, реакція організму на раптові зміни середовища, що узгоджується з досвідом космонавтів, які Вони називають цей момент найбільш напруженим зі своїх місій. "Чітке повідомлення з молекулярних даних полягає в тому, що якщо космос важкий, приземлення набагато важче, принаймні в перші дні", - сказав Крістофер Мейсон, генетик з медичного центру Weill Cornell у Нью-Йорку. ) І співавтор дослідження.

Бачення, когнітивні здібності та гени Келлі зазнали довгострокових змін

Дев'яносто відсотків генів Скотта Келлі повернулися до початкового рівня активності після повторного поселення в земні умови, але деякі залишились зміненими через півроку. Наразі невідомо, які наслідки це може мати в довгостроковій перспективі.

Проте найбільше турбують дослідників аномалії, що з’явилися в хромосомах американського космонавта. Космос вакуум купається в космічних променях, високоенергетичному випромінюванні, яке може пошкодити ДНК. На поверхні Землі магнітне поле нашої планети захищає нас від них, але на низькій орбіті Землі, де знаходиться МКС, цей щит дещо слабший.

За весь час свого перебування на станції Скотт Келлі отримав загальну дозу опромінення 150 мікрозівертів (мЗв), що в п'ятдесят разів більше, ніж середня людина на Землі отримує за рік, хоча у вісім разів менше дози тієї, яку космонавти їдуть на Марс викрив би. Космічні промені викликали розриви їх ДНК, змушуючи фрагменти їх хромосом міняти місцями або змінювати порядок. Ці зміни збереглися в довгостроковій перспективі навіть після його повернення на Землю.

Під час свого перебування на станції Скотт Келлі отримав загальну дозу опромінення в п'ятдесят разів більше, ніж середня людина отримує на Землі за рік

З іншого боку, теломери Келлі зростали, коли він був на МКС. Теломери - це структури на кінцях хромосом, які захищають їх під час поділу клітин, і вони відіграють важливу роль у старінні та раку. Хоча фізичні вправи та збалансоване харчування - те, що потрібно робити космонавтам на МКС - допомагають підтримувати довжину теломер, невідомо, що могло спричинити їх ріст.

Однак, коли він повернувся на Землю, теломери Келлі знову вкоротили, деякі навіть нижче їх нормальної довжини, складаючи біомаркер клітинного старіння та підвищений ризик серцево-судинних захворювань, а разом з хромосомними аномаліями - раку. На даний момент дослідники вважають, що це представляє "високий" ризик для довготривалих космічних місій, хоча вони вказують, що результати доведеться підтвердити в дослідженнях з іншими астронавтами, як вони пишуть у Наука.

Дані у сукупності є доказом того, що люди здатні адаптуватися та виживати в доброму здоров’ї протягом тривалого періоду часу. В контексті, в якому як державні космічні агентства, так і приватні компанії мають намір відправити пілотовані місії на Місяць і Марс, вони служать керівництвом для вивчення способів захисту здоров'я космонавтів. Крім того, дослідники сподіваються, що фізіологічні механізми, виявлені в дослідженні, допоможуть краще зрозуміти старіння та деякі захворювання тут, на Землі.