Средство проверки опасности пребывания человека в космосе

Однояйцевые близнецы как средство проверки опасности пребывания человека в космосе

Скотт Келли – это отставной американский астронавт, которому принадлежит рекорд США по длительности непрерывного пребывания на орбите. Он провёл там 342 дня, то есть почти год. Это очень популярный на своей родине человек. Однако даже не все американцы осведомлены о том, что у него есть однояйцевый близнец. И он тоже астронавт. Марк и Скотт Келли оказались объектами совершенно уникального исследования, проведённого НАСА. Агентство лишь недавно отчиталось о его результатах, которые позволяют в мельчайших деталях понять, что происходит с организмом человека во время длительного пребывания в космосе. 

Скотт и Марк

Скотт и Марк Келли. Источник фото: https://www.nasa.gov
Expedition 45/46 Commander, Astronaut Scott Kelly along with his brother, former Astronaut Mark Kelly speak to news media outlets about Scott Kelly’s 1-year mission aboard the International Space Station. Photo Date: January 19, 2015. Location: Building 2. Photographer: Robert Markowitz

Всё то время, что прошло с момента первого полёта человека в космос, учёные наблюдают за физиологическими изменениями, вызывающимися пребыванием астронавтов за пределами земной атмосферы. Они могут сравнить те или иные показатели до, во время и после полёта, и это позволяет разработать меры противодействия таким неприятным последствиям, как снижение плотности костей или мышечной массы. Однако у тех же американцев пребывание в космосе в подавляющем большинстве случаев длятся от 1 до 4 месяцев, и описанный метод не в состоянии однозначно указать на проблемы, вызванные именно полетом, отделив их от того, что произошло бы в любом случае, даже на Земле. А ведь уже на ближайшее время запланировано одно весьма дальнее путешествие – на Марс. Оно продлится несколько лет, и за ним вполне могут последовать другие. Как к ним готовиться? Как понять, что будет происходить с организмом астронавтов?

Именно по этой причине НАСА усмотрело замечательную возможность в параллельном наблюдении за Скоттом и Марком Келли. Когда первый в течение почти года находился в космосе, второй служил его “генетическим наземным контрольным образцом”. Оба близнеца самым тщательным образом исследовались до, во время и после полёта Скотта – физиологически, генетически и когнитивно. Это помогло собрать огромное количество данных.

Сравнительный анализ

У Скотта, побывавшего на орбите, уменьшилась масса тела, изменился состав микробиома кишечника, увеличился риск воспалений – всё временно. Было установлено, что вакцина против гриппа действует на находящегося в космосе человека столь же успешно, как на того, что остался на Земле. Метаболиты мочи показали, что пребывание на орбите повлияло на производство организмом коллагена. Чаще всего мы слышим об этом белке в его применении к коже человека, однако он является незаменимой составляющей вен, артерий и клапанов. Нарушение его производства и потребления может привести к таким проблемам, как застой крови в ногах или повышенное кровяное давление.

Интересную динамику продемонстрировали теломеры – окончания хромосом, защищающие ДНК от повреждений и деградирующие с возрастом. У Скотта они за год пребывания на МКС удлинились, но затем, по возвращении на Землю, быстро и намного сократились. С той поры они восстановили приблизительно ту длину, которая у них была до полёта. Современная наука рассматривает теломеры как важнейший элемент защиты целостности генома. Учёные изучают возможность искусственного их «удлинения» для остановки процесса старения. Поэтому дальнейшие исследования поведения теломеров выглядят крайне перспективно не только в плане космических полетов, но и для других областей науки и медицины.

А теперь о тех вещах, над которыми всерьёз предстоит поработать учёным, если они действительно хотят отправить человека в дальний космос. Братья-близнецы выполнили сложные и многочисленные компьютеризированные тесты, которые показали изменения когнитивных функций у отправившегося в космос Скотта Келли. Некоторые из них улучшились, особенно в начале вахты, однако другие, наоборот, ухудшились – в том числе распознавание эмоций и точность абстрактного сопоставления. Вместе со скоростью мышления. Причём восстанавливаться они начали лишь через полгода после возвращения на Землю. Дело тут, скорее всего, в том, что в невесомости наши вены и артерии не знают, как себя вести. Обычно им приходится иметь дело с силой тяжести, которая либо им помогает, либо её приходится преодолевать. На орбите же исследователи фиксируют утолщение стенок сосудов, увеличение их жесткости и расширение сосудов в верхней части тела. И пока не до конца понятно, обратимы ли эти изменения после возвращения астронавта на поверхность планеты.

Также подтвердились наблюдения, связанные с изменением зрительной функции, которое фиксировалось ранее и у других астронавтов. Учёные отмечают набухание диска зрительного нерва, уплощение глазного яблока, а также другие структурные изменения, которые могут привести к затуманиванию зрения, возникновению слепых пятен и многим другим осложнениям. Определить, что конкретно вызывает эти метаморфозы, пока не удалось, но они, очевидно, вредны и могут быть необратимыми.

И наконец, анализы крови до, во время и после полета показали, что пребывание в космосе может в значительной степени усилить генотоксический стресс. Даже на орбите уже гораздо больше радиации, чем на Земле, и это, как понятно, весьма неприятно для нашей ДНК. Цитогенетический анализ, то есть изучение изменений в хромосомах, выявил повышенную нестабильность генома у того близнеца, что год проработал в космосе. Это проявилось в форме увеличения количества транслокаций и инверсий хромосом, что обычно связывается с такими заболеваниями, как бесплодие и рак. Генетический анализ также выявил дисрегуляцию генов, преимущественно тех, что связаны с иммунитетом и репарацией ДНК, причём нормализации этих функций не произошло до сих пор.

Они по-прежнему близнецы?

СМИ, освещавшие данные исследования, живо интересовались судьбой близнецов Келли и часто задавались одним и тем же вопросом: “Они по-прежнему близнецы?”. Ответ, естественно, положительный. В некоторых источниках утверждалось даже, что ДНК Скотта и Марка Келли отличаются на 7%. Если бы это было правдой, то Скотт не только бы перестал быть близнецом Марка, но и стал бы представителем совершенно другого вида живых существ, покинув славные ряды Homo Sapiens. Гораздо правильнее будет сказать, что некоторые мутации действительно произошли, но изменения эти по большей части были эпигенетическими. Это значит, что некий процесс, вроде метилирования ДНК, изменяет выраженность гена, а не базовый состав ДНК как таковой. Это может привести к позитивной или негативной регуляции генов, отвечающих, например, за иммунную функцию и рост костей. 

Так что близнецы Келли всё ещё самые что ни на есть близкие родственники. Те данные, которые они предоставили науке, по словам исследователей, являются “уникальной фундаментальной основой для всеобъемлющей количественной оценки биологии астронавтов, работающих в космосе”. Они поставили множество интереснейших вопросов, которые, несомненно, станут предметом дальнейших изысканий. Несмотря на то, что сейчас в загашнике НАСА нет больше ни одной пары однояйцевых близнецов, такого рода исследования могут проводиться на астронавтах, которые всё больше и больше времени будут проводить в космосе. Изучение того воздействия, которое оказывает космос на тело и разум человека, должно подготовить нас к преодолению тех границ, за которые мы до сих пор не выходили, но очень бы хотели перейти. В целости и, крайне желательно, сохранности.

Поделиться ссылкой:

А Вы смотрели:  Зачем китайцы отправили космический аппарат на дальнюю сторону Луны?
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector