Badanie bliźniąt astronautów zauważa subtelne zmiany genetyczne spowodowane podróżami kosmicznymi

NASA’s identical-twin astronautów, Scott i Mark Kelly, są z powrotem do bycia prawie identyczne. Taki jest werdykt badania, które prześledziło, jak zmieniło się ciało Scotta podczas prawie rocznego lotu w kosmos w latach 2015-16, podczas gdy Mark pozostał na Ziemi. Wiele genetycznych, biochemicznych i innych zmian, które dotknęły Scotta w większości zniknęło po jego powrocie z kosmosu, donoszą naukowcy 11 kwietnia w Science1.

Ponieważ badanie dotyczy tylko dwóch osób, wyniki nie będą prawdopodobnie miały szerokiego zastosowania do innych astronautów. Ale NASA ma nadzieję wykorzystać te informacje do kierowania przyszłych badań zdrowia astronautów, w tym planowanych eksperymentów, które obejmowałyby latanie trzy grupy dziesięciu astronautów w przestrzeń kosmiczną w odstępach jednego roku, sześciu miesięcy i dwóch do trzech miesięcy, odpowiednio.

Agencja pracuje również nad powrotem astronautów na powierzchnię Księżyca do 2024 roku, cel ogłoszony w zeszłym miesiącu przez administrację prezydenta Donalda Trumpa. Zrozumienie, jak ludzkie ciało reaguje na loty kosmiczne w dłuższym okresie czasu, będzie kluczowe dla utrzymania astronautów w zdrowiu.

„Pragnienie administracji, aby iść naprzód, nadało nieco więcej pilności podstawowemu programowi life-sciences, aby spróbować zrozumieć te rzeczy tak szybko, jak to możliwe”, mówi Stuart Lee, który bada fizjologię astronautów w firmie kontraktowej KBRwyle w Houston w Teksasie.

Naturalny eksperyment

Od dziesięcioleci naukowcy badają, jak środowisko kosmiczne o niskiej grawitacji i wysokim promieniowaniu wpływa na ludzkie ciało. Dzięki Scottowi i Markowi Kelly, NASA miała bezprecedensową szansę porównania dwóch osób, które mają prawie takie same informacje genetyczne i podobne doświadczenia życiowe. Podczas badania Scott leciał przez 340 kolejnych dni na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, a w sumie przez całe życie spędził w kosmosie 520 dni. Mark latał w kosmosie przez 54 dni, rozłożone na cztery stosunkowo krótkie loty promem kosmicznym.

Przez 25 miesięcy dziesięć zespołów badawczych poddawało bliźniaków baterii testów, w tym pobieraniu próbek krwi, moczu i kału przed, w trakcie i po lotach kosmicznych. „Badanie bliźniąt to najbardziej wszechstronny obraz reakcji ludzkiego organizmu na lot kosmiczny, jaki kiedykolwiek mieliśmy” – mówi Susan Bailey, biolog zajmująca się rakiem popromiennym na Uniwersytecie Stanowym Kolorado w Fort Collins. Mark jadł, pił i robił, co chciał, podczas gdy Scott podlegał ścisłej diecie i reżimowi ćwiczeń na pokładzie stacji kosmicznej.

Ciało Scotta doświadczyło szeregu zmian, które w większości odwróciły się po jego powrocie na Ziemię. Obejmowały one zmiany w markerach genów związanych ze stresem, być może z powodu zmiany środowiska, mówi Andrew Feinberg, genetyk z Johns Hopkins University School of Medicine w Baltimore, Maryland.

Subtelne zmiany

Jedna zmiana genetyczna, która w dużej mierze utrzymywała się sześć miesięcy po powrocie Scotta na Ziemię, dotyczyła jego chromosomów. Ich części odwróciły się, czyli odwróciły się koniec do końca. Prowadzi to do uszkodzenia DNA i może być związane z dużą ilością promieniowania, którego doświadczył podczas pobytu w kosmosie.

Wiele z czapeczek na końcach chromosomów Scotta, zwanych telomerami, również w tajemniczy sposób wydłużyło się podczas lotu kosmicznego, mówi Bailey. Jest to przeciwieństwo tego, czego się spodziewała, ponieważ telomery skracają się z wiekiem, a lot w kosmos obciąża ciało w taki sam sposób, jak starzenie się. Telomery Scotta skróciły się w ciągu 48 godzin od jego powrotu na Ziemię i w większości wróciły do długości sprzed lotu, choć ma on teraz więcej krótkich telomerów niż przed lotem. To może zwiększyć jego ryzyko chorób układu krążenia lub niektórych rodzajów raka, mówi Bailey.

Kellys są zarówno na emeryturze z NASA. Scott pisał i mówił o swoim pobycie w kosmosie. Mark ubiega się o reprezentowanie Arizony w Senacie USA, w wyborach, które odbędą się w przyszłym roku.