W słynnym einsteinowskim eksperymencie myślowym zwanym paradoksem bliźniaków bliźniak, który wyruszył w kosmiczny lot, starzeje się wolniej w porównaniu z bliźniakiem opuszczonym z powrotem na Ziemi, w wyniku dylatacji czasu podczas podróży w pobliżu prędkości światła.
Ale naukowcy badający bliźniaczych astronautów NASA w scenariuszu z prawdziwego życia znaleźli coś wręcz przeciwnego: astronauta Scott Kelly mógł starzeć się nieco szybciej z powodu swojego rocznego pobytu na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) w porównaniu ze swoim bratem z Ziemi, Markiem.
Pamiętajcie, teorie fizyki Alberta Einsteina są bezpieczne; Scott Kelly nie podróżował nawet z prędkością światła. Kwestią jest rzeczywistość biologiczna, że życie na orbicie - z zagrożeniami takimi jak promieniowanie, mikrograwitacja, słaby sen i ciasne warunki - może odcisnąć swoje piętno na ciele, przyspieszając proces starzenia się i prawdopodobnie zwiększając ryzyko raka.
Na szczęście dla Scotta Kelly'ego i wszystkich innych odważnych dusz wyruszających w kosmos, te chore skutki nie wydają się być ekstremalne, a ciało wydaje się być w stanie w większości wyzdrowieć, zgodnie z najbardziej szczegółową analizą opublikowaną dziś przez NASA Twins Study (kwiecień) 11) w czasopiśmie Science.
Badanie NASA dotyczące bliźniaków
Możliwość studiowania jedynych znanych identycznych bliźniaków, nie mówiąc już o rodzeństwie, które oboje podróżowały w kosmos, była zbyt wielka, by NASA mogła je pominąć. Mark poleciał na cztery misje kosmiczne NASA, każda trwająca krócej niż dwa tygodnie, i wycofał się w 2011 roku.
Scott latał także na czterech misjach kosmicznych NASA, a pierwsze trzy były krótkie. Jednak w czwartej misji NASA wysłała Scotta do ISS na 342 dni w 2015 roku. Celem było zbadanie skutków zdrowotnych długiego lotu kosmicznego, podobnego do długości dziewięciu miesięcy, jakie upłynie podróż na Marsa. Razem ze Scottem i Markiem NASA znalazła idealne podmioty testujące i kontrolne, ponieważ bracia mają to samo DNA.
Bliźniaki były monitorowane przed, podczas i po prawie rocznym locie. Opublikowane dziś badanie reprezentuje 10 oddzielnych badań - od góry do dołu, tj. Od poznania mózgu i zdrowia wzroku po zmiany w bakteriach jelitowych - przeprowadzonych przez uniwersyteckich badaczy biomedycznych, w dużej mierze niezwiązanych z NASA.
Kluczowym odkryciem było to, że Scott w większości wyzdrowiał po roku spędzonym w kosmosie po całym roku powrotu na Ziemię. Ale powiedziawszy, były pewne ciekawe obserwacje.
Telomery i promieniowanie
Podczas przebywania na orbicie długość telomerów Scotta - które są czapkami molekularnymi znajdującymi się na końcu każdego chromosomu - faktycznie wzrosła, co jest oznaką odwrotnego starzenia się. Długość telomerów zwykle maleje z wiekiem. To była pierwsza przekonująca obserwacja wydłużania telomerów na Ziemi lub w kosmosie, według Susan Bailey, profesor biologii raka onkologicznego i onkologii na Uniwersytecie Stanu Kolorado i jeden z głównych badaczy tego badania.
Ale Scott stracił te korzyści po powrocie na Ziemię i może faktycznie mieć trwałe uszkodzenie jego telomerów, powiedział Bailey. (Nie jest jasne, co spowodowało, że telomery Scotta wydłużyły się w przestrzeni).
„Średnia długość telomerów Scotta po locie ustabilizowała się na poziomie zbliżonym do jego poziomu przed lotem” - powiedział Bailey Live Live. „Jednak po locie miał o wiele więcej krótkich telomerów niż przedtem. I właśnie tam myślę, że długoterminową konsekwencją zdrowotną jest - być może zwiększone ryzyko przyspieszonego starzenia się lub powiązanych patologii związanych z wiekiem, takich jak choroby sercowo-naczyniowe i niektóre nowotwory ”.
Ponadto, przynajmniej w rok po ucieczce, Scott miał zmiany w swoich układach odpornościowych i naprawczych DNA w porównaniu z lotem wstępnym.
„Nie wiemy jeszcze, czy jest to dobre, czy złe, ale możemy powiedzieć, że wydaje się, że proces przystosowywania się do warunków ziemskich zajmuje trochę czasu” - powiedział Christopher Mason, profesor fizjologii i biofizyki w Weill Cornell Medicine w Nowym Jorku, także główny śledczy w badaniu.
Mason powiedział Live Science, że nie wiadomo również, czy Scott jest narażony na zwiększone ryzyko raka w dłuższej perspektywie w wyniku narażenia na promieniowanie kosmiczne i słoneczne na pokładzie ISS. Zarówno Mark, jak i Scott zostali zdiagnozowani i z powodzeniem leczeni na raka prostaty w 2007 roku, co stanowi ukłon w kierunku ich podobieństwa genetycznego. Scott opisał jednak potencjalne zagrożenie rakiem z promieniowania kosmicznego jako tykającą w nim bombę zegarową.
Długotrwałe podróże kosmiczne i zdrowie
Markus Löbrich, profesor biologii radiacyjnej i naprawy DNA na Politechnice w Darmstadt w Pomimo, że próbka miała tylko jeden, a może dwa, badanie bliźniaków NASA ma szerokie implikacje dla zrozumienia zagrożeń dla zdrowia podczas długotrwałych podróży kosmicznych. Niemcy. Löbrich nie był częścią badania, ale był współautorem towarzyszącego mu fragmentu perspektywicznego opublikowanego również w czasopiśmie Science.
Löbrich powiedział Live Science, że niewiele wiadomo o zdrowotnych skutkach podróży kosmicznych, ale badanie bliźniaków NASA poczyniło pierwsze kroki w ocenie ryzyka. Powiedział, że na przykład zmiany telomerów są potencjalnie poważne i mogą być wynikiem promieniowania cząstek. Powiedział, że dawka promieniowania na misji Marsa może być nawet pięciokrotnie wyższa niż na misji ISS, więc NASA musi pomyśleć o sposobach ochrony astronautów podróżujących tam iz powrotem.
Ale Robert Zubrin, ekspert ds. Promieniowania, założyciel i prezes Mars Society, powiedział Live Science, że badanie NASA Twins Study „popiera przypadek, w którym promieniowanie nie jest przeszkodą dla misji na Marsie”.
Zubrin, który nie był zaangażowany w badanie, oszacował, że dawka promieniowania z roku na ISS, częściowo osłonięta przed promieniowaniem słonecznym i kosmicznym, będzie równoważna dawce z sześciomiesięcznej podróży na Marsa, przy największej prędkości, obecne metody napędu mogą nas tam doprowadzić. Zubrin powiedział, że fakt, że Scott Kelly nie wykazywał natychmiastowego negatywnego wpływu z jego rocznego pobytu na ISS, jak to ma miejsce w przypadku innych ludzi, którzy mieli porównywalną skumulowaną ekspozycję na promieniowanie w przestrzeni kosmicznej, dobrze wróży eksploracji Marsa.
Szybsze dotarcie na Marsa byłoby najlepszym scenariuszem, aby zminimalizować ryzyko dla zdrowia. Podróżując z prędkością bliską prędkości światła, jak bliźniak Einsteina, dotrzemy za kilka minut. Bez tak fantastycznego przełomu w napędzie będziemy musieli osiąść na sześć do dziewięciu miesięcy. Dzięki Scottowi i Markowi Kelly naukowcy są teraz bardziej przekonani, że podróż, jakkolwiek uciążliwa, prawdopodobnie nie będzie śmiertelna.
Śledź Christopher Wanjek @wanjek do codziennych tweetów na temat zdrowia i nauki. Wanjek jest autorem „Spacefarers: Jak ludzie osiedlą się na Księżycu, Marsie i nie tylko”, z Harvard University Press, wiosna 2020.
