Scott i Mark Kelly - to bracia bliźniacy, a jednocześnie dwóch amerykańskich astronautów, którzy wzięli udział w wyjątkowym eksperymencie. Podczas gdy Mark pozostał na Ziemi, Scott wyruszył na orbitę, aby spędzić tam - bagatela - 340 dni. Cel: sprawdzenie, co dzieje się z człowiekiem podczas długich, kosmicznych lotów.

Dziesięć grup naukowców dokładnie przyglądało się m.in. temu, jak zareagowała psychika astronauty, jego materiał genetyczny, metabolizm, jak zmieniły się reakcje biochemiczne, produkcja białek, co działo się z zamieszkującymi ciało astronauty bakteriami i jak to wszystko wiąże się między sobą.

Czy więc ludzie mają szanse, aby bezpiecznie opuszczać Ziemię na wiele miesięcy, a może nawet lat? Rezultaty eksperymentu przedstawione właśnie na łamach magazynu „Science” przynoszą wstępne informacje na ten temat.

Na przykład, poza pewnymi wyjątkami, w większości niezmienione pozostały możliwości intelektualne Scotta. Pewne różnice, które utrzymywały się jeszcze przez pół roku po powrocie, dały się zauważyć po wylądowaniu. Specjaliści podejrzewają jednak, że wynikały one z konieczności ponownego przystosowania się organizmu do grawitacji i z napiętego planu zajęć.

A co z ciałem? Kelly w rocznych odstępach przyjął np. trzy szczepienia przeciw grypie - przed lotem, w jego trakcie i po zakończeniu. W każdym przypadku organizm zareagował prawidłowo, co oznacza, że szczepionki powinny dawać ochronę także w przestrzeni.

Naukowcy przyjrzeli się też, co działo się u samej podstawy funkcjonowania organizmu śmiałka, czyli w jego genomie. Po pierwsze, złożone reakcje pojawiły się w telomerach. W skrócie można powiedzieć, że są to ochronne końcówki przechowujących geny chromosomów. Skracają się one z wiekiem, a także pod wpływem stresu czy ekspozycji na inne szkodliwe czynniki. W czasie lotu telomery astronauty uległy jednak wyraźnemu wydłużeniu, a po powrocie nastąpiło ich gwałtowne skrócenie oraz późniejsza stabilizacja na poziomie mniej więcej sprzed lotu. Pojawiło się jednak więcej chromosomów bez telomerów lub o ich znikomej długości.

W trakcie misji zmieniała się też aktywność różnego typu genów. W ponad 90 proc. przypadków wróciła ona do dawnego poziomu, ale nawet po 6 miesiącach od powrotu część działała jeszcze w zmieniony sposób. Dotyczyło to m.in. genów związanych z pracą układu immunologicznego i naprawą DNA. Towarzyszyły temu tzw. zmiany epigenetyczne, czyli chemiczne modyfikacje genomu, które wpływają właśnie na wykorzystanie różnych genów przez komórkę. Większość tego typu zmian pojawiła się przede wszystkim w czasie ostatnich 6 miesięcy miesięcy misji, co pokazuje różnice między tak długiem pobytem a krótszym, nawet kilkumiesięcznym lotem.

Niestety, tak jak można było się spodziewać, badacze wykryli też uszkodzenia DNA spowodowane prawdopodobnie długotrwałą ekspozycją na promieniowanie.

Analiza biochemiczna wykazała natomiast szybszą przebudowę kości, która pojawiła się w pierwszej połowie misji. To jednak jest zrozumiałe, ponieważ wtedy astronauta intensywniej ćwiczył. O 7 proc. spadła też masa jego ciała, co jednak najpewniej miało związek z dietą.

Badania metabolizmu wskazały z kolei na stany zapalne, które prawdopodobnie stały się przyczyną zaobserwowanego zwężenia tętnicy szyjnej. Nie wiadomo jeszcze, czy to skutek permanentny.

Astronauty nie ominęły też zmiany w gałkach ocznych spowodowane przesunięciem zawartych w organizmie płynów (brak odczuwalnego ciążenia wywołuje ich migrację w górę ciała). Utrzymały się one aż do końca badania.

Analiza proteomiczna, czyli badania białek wykazała jednocześnie podniesiony poziom pewnego białka, które reguluje właśnie gospodarkę wodną. Wyraźnie zauważalnym modyfikacjom uległa też flora bakteryjna Kellego, a jak pokazuje coraz więcej badań, zależy od niej zdrowie różnych układów - od pokarmowego, przez odpornościowy aż po mózg. Badacze podejrzewają jednak, że zadziałała przede wszystkim dieta oparta głównie na liofilizowanych i sterylizowanych posiłkach. Po powrocie na Ziemię flora astronauty powróciła do normy.

W podsumowaniu projektu naukowcy piszą, że według zebranych informacji zdrowie człowieka może być w większości aspektów podtrzymane w trakcie tak długiej misji. Zwracają jednak uwagę na problemy, które mogą się pojawić, w tym na możliwe zaburzenia układu immunologicznego, zmiany w układzie krążenia, reakcje genów i uszkodzenia genomu. Zdobyta wiedza może też pomóc w pracach nad środkami zaradczymi. Trzeba jednocześnie pamiętać, że to dopiero pierwszy eksperyment tego typu. Aby dokładnie poznać reakcje człowieka na długotrwałe loty kosmiczne, potrzebne będą kolejne trudne misje.

Więcej informacji:

https://www.nasa.gov/twins-study

https://science.sciencemag.org/content/364/6436/eaau8650

Marek Matacz