Μόνο περίπου 600 άνθρωποι έχουν ταξιδέψει ποτέ στο διάστημα. Η συντριπτική πλειονότητα των αστροναυτών τα τελευταία εξήντα χρόνια ήταν μεσήλικες άνδρες σε σύντομες αποστολές μικρότερες των 20 ημερών.
Σήμερα γινόμαστε μάρτυρες μιας νέας εποχής ανθρώπινων διαστημικών πτήσεων, καθώς περισσότεροι ιδιωτικοί, εμπορικοί και πολυεθνικοί πάροχοι διαστήματος και αεροπόροι εισέρχονται στην αγορά. Οι αποστολές διήρκεσαν από λεπτά, ώρες και μέρες έως μήνες.
Καθώς η ανθρωπότητα ελπίζει να επιστρέψει στο φεγγάρι την επόμενη δεκαετία, οι διαστημικές αποστολές θα διαρκέσουν πολύ περισσότερο και θα περιλαμβάνουν πολλούς περισσότερους αστροναύτες και ακόμη και διαστημικούς τουρίστες. Αυτό σημαίνει επίσης ότι μια μεγαλύτερη ποικιλία ανθρώπων θα βιώσει τις ακραίες συνθήκες του χώρου – περισσότερες γυναίκες και άτομα διαφορετικών εθνοτήτων, ηλικιών και επιπέδων υγείας.
Επειδή οι άνθρωποι ανταποκρίνονται διαφορετικά στους μοναδικούς στρεσογόνους παράγοντες και τις πιέσεις του διαστήματος, οι ερευνητές της διαστημικής υγείας όπως εγώ προσπαθούν να κατανοήσουν καλύτερα τις επιπτώσεις των διαστημικών ταξιδιών στην ανθρώπινη υγεία. Με τέτοιες πληροφορίες, μπορούμε να καταλάβουμε πώς να βοηθήσουμε τους αστροναύτες να παραμείνουν υγιείς τόσο στο διάστημα όσο και μετά την επιστροφή τους στη Γη.
Το 2019, ως μέρος της ιστορικής μελέτης διδύμων της NASA, οι συνάδελφοί μου και εγώ δημοσιεύσαμε πρωτοποριακή έρευνα σχετικά με το πώς ένας χρόνος στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό επηρεάζει το ανθρώπινο σώμα.
Είμαι βιολόγος ακτινοβολίας καρκίνου στο Τμήμα Επιστημών Περιβάλλοντος και Ακτινοβολίας Υγείας στο Κρατικό Πανεπιστήμιο του Κολοράντο. Τα τελευταία χρόνια, έχω επεκταθεί σε αυτήν την προηγούμενη έρευνα σε μια σειρά άρθρων που δημοσιεύτηκαν πρόσφατα σε διάφορα περιοδικά Nature.
Αυτά τα έγγραφα αποτελούν μέρος του πακέτου Space Omics και Medical Atlas με χειρόγραφα, δεδομένα, πρωτόκολλα και αρχεία, που αντιπροσωπεύει τη μεγαλύτερη συλλογή που έχει συγκεντρωθεί ποτέ για την αεροδιαστημική ιατρική και τη διαστημική βιολογία. Πάνω από 100 ιδρύματα από 25 χώρες έχουν συμβάλει στη συντονισμένη δημοσίευση ενός ευρέος φάσματος διαστημικών δεδομένων.
Η δίδυμη μελέτη της NASA
Η δίδυμη μελέτη της NASA εκμεταλλεύτηκε μια μοναδική ερευνητική ευκαιρία.
Η NASA επέλεξε τον αστροναύτη Σκοτ Κέλι για την πρώτη αποστολή διάρκειας ενός έτους, κατά την οποία πέρασε ένα χρόνο στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό από το 2015 έως το 2016. Την ίδια περίοδο, ο πανομοιότυπος δίδυμος αδερφός του Mark Kelly, πρώην αστροναύτης και νυν γερουσιαστής των ΗΠΑ για την Αριζόνα, παρέμεινε στη Γη.
Η ομάδα μου και εγώ εξετάσαμε δείγματα αίματος που συλλέξαμε πριν, κατά τη διάρκεια και μετά τη διαστημική πτήση από το δίδυμό μας και το γενετικά πανομοιότυπο δίδυμό του στη Γη. Βρήκαμε ότι τα τελομερή του Scott – τα προστατευτικά καπάκια στα άκρα των χρωμοσωμάτων που προστατεύουν ένα κορδόνι από το τρίψιμο, όπως η πλαστική άκρη ενός κορδονιού – απροσδόκητα μεγάλωσαν κατά τη διάρκεια του έτους στο διάστημα.
Ωστόσο, όταν ο Scott επέστρεψε στη Γη, τα τελομερή του μειώνονταν γρήγορα. Τους μήνες που ακολούθησαν, τα τελομερή του ανέκαμψαν, αλλά ήταν ακόμα πιο σύντομα μετά το ταξίδι του από ό,τι πριν από την πτήση του στο διάστημα.
Καθώς μεγαλώνετε, τα τελομερή σας μειώνονται λόγω διαφόρων παραγόντων, συμπεριλαμβανομένου του στρες. Το μήκος των τελομερών σας μπορεί να χρησιμεύσει ως βιολογικός δείκτης του κινδύνου εμφάνισης ασθενειών που σχετίζονται με την ηλικία, όπως η άνοια, οι καρδιαγγειακές παθήσεις και ο καρκίνος.
Σε μια ξεχωριστή μελέτη, η ομάδα μου εξέτασε μια ομάδα 10 αστροναυτών σε εξάμηνες αποστολές στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό. Είχαμε επίσης μια ομάδα ελέγχου συμμετεχόντων της ίδιας ηλικίας και φύλου που παρέμειναν στη Γη.
Μετρήσαμε το μήκος των τελομερών πριν, κατά τη διάρκεια και μετά τη διαστημική πτήση και βρήκαμε ξανά ότι τα τελομερή ήταν μακρύτερα κατά τη διάρκεια της διαστημικής πτήσης και μειώθηκαν μετά την επιστροφή στη Γη. Συνολικά, οι αστροναύτες είχαν πολύ περισσότερα κοντά τελομερή μετά τη διαστημική πτήση από ό,τι πριν.
Ένας από τους άλλους ερευνητές της μελέτης δίδυμων, ο Christopher Mason, και εγώ πραγματοποιήσαμε μια άλλη μελέτη τελομερών – αυτή τη φορά με δίδυμους ορειβάτες μεγάλου υψομέτρου – σε ένα παρόμοιο ακραίο περιβάλλον στη Γη.
Διαπιστώσαμε ότι τα τελομερή των ορειβατών ήταν μακρύτερα κατά την αναρρίχηση στο Έβερεστ και στη συνέχεια γίνονταν και πάλι μικρότερα αφού κατέβηκαν. Τα δίδυμά τους, που παρέμειναν σε χαμηλό υψόμετρο, δεν παρουσίασαν τις ίδιες αλλαγές στο μήκος των τελομερών. Αυτά τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι δεν ήταν η μικροβαρύτητα του διαστημικού σταθμού που προκάλεσε τις αλλαγές στο μήκος των τελομερών που παρατηρήσαμε στους αστροναύτες – άλλες αιτίες, όπως η αυξημένη έκθεση σε ακτινοβολία, είναι πιο πιθανές.
Άμαχοι στο διάστημα
Στην πιο πρόσφατη μελέτη μας, εξετάσαμε τα τελομερή του πληρώματος στην αποστολή Inspiration4 του SpaceX το 2021. Αυτή η αποστολή είχε το πρώτο πλήρωμα αποκλειστικά μη στρατιωτικού χαρακτήρα του οποίου η ηλικία διήρκεσε τέσσερις δεκαετίες. Τα τελομερή όλων των μελών του πληρώματος επιμηκύνθηκαν κατά τη διάρκεια της αποστολής και τρεις από τους τέσσερις αστροναύτες παρουσίασαν επίσης βράχυνση των τελομερών μετά την επιστροφή τους στη Γη.
Αυτό που είναι ιδιαίτερα ενδιαφέρον σε αυτά τα ευρήματα είναι ότι η αποστολή Inspiration4 διήρκεσε μόνο τρεις ημέρες. Έτσι, όχι μόνο οι επιστήμονες έχουν πλέον συνεπή και αναπαραγώγιμα δεδομένα για το πώς τα τελομερή ανταποκρίνονται στις διαστημικές πτήσεις, αλλά γνωρίζουμε επίσης ότι αυτό συμβαίνει γρήγορα. Αυτά τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι ακόμη και σύντομα ταξίδια, όπως ένα ταξίδι στο διάστημα το Σαββατοκύριακο, σχετίζονται με αλλαγές στο μήκος των τελομερών.
Οι επιπτώσεις στην υγεία τέτοιων αλλαγών στο μήκος των τελομερών δεν είναι ακόμα απολύτως σαφείς στους επιστήμονες. Πρέπει ακόμα να κάνουμε περισσότερη έρευνα για να μάθουμε πώς τα μακροπρόθεσμα και τα βραχέα τελομερή μπορούν να επηρεάσουν τη μακροπρόθεσμη υγεία ενός αστροναύτη.
Τελομερικό RNA
Σε άλλη εργασία, δείξαμε ότι το πλήρωμα του Inspiration4 – καθώς και ο Scott Kelly και οι ορειβάτες μεγάλου υψόμετρου – είχαν αυξημένα επίπεδα τελομερικού RNA, που ονομάζεται TERRA.
Τα τελομερή αποτελούνται από πολλές επαναλαμβανόμενες αλληλουχίες DNA. Αυτά μεταγράφονται σε TERRA, το οποίο συμβάλλει στη δομή των τελομερών και τα βοηθά να κάνουν τη δουλειά τους.
Αυτά τα αποτελέσματα, μαζί με εργαστηριακές μελέτες, δείχνουν ότι τα τελομερή καταστρέφονται κατά τις διαστημικές πτήσεις. Αν και υπάρχουν ακόμη πολλά άγνωστα, γνωρίζουμε ότι τα τελομερή είναι ιδιαίτερα ευαίσθητα στο οξειδωτικό στρες. Η χρόνια οξειδωτική βλάβη που υφίστανται οι αστροναύτες από την 24ωρη έκθεση στη διαστημική ακτινοβολία πιθανότατα συμβάλλει στις παρατηρούμενες αποκρίσεις των τελομερών.
Γράψαμε επίσης ένα άρθρο ανασκόπησης με μια πιο φουτουριστική προοπτική για το πώς η καλύτερη κατανόηση των τελομερών και της γήρανσης θα μπορούσε να βοηθήσει τους ανθρώπους όχι μόνο να επιβιώσουν από μακρινά ταξίδια στο διάστημα, αλλά και να ευδοκιμήσουν και ακόμη και να αποικίσουν άλλους πλανήτες. Για να γίνει αυτό, οι άνθρωποι θα πρέπει να αναπαραχθούν στο διάστημα και οι μελλοντικές γενιές θα πρέπει να μεγαλώσουν στο διάστημα. Δεν γνωρίζουμε ακόμη αν αυτό είναι καν δυνατό.
Φυτέψτε τελομερή στο διάστημα
Οι συνάδελφοί μου και εγώ έχουμε συνεισφέρει και άλλες εργασίες στο πακέτο Space Omics and Medical Atlas, συμπεριλαμβανομένης μιας εργασίας που δημοσιεύτηκε στο Nature Communications. Η ομάδα μελέτης, με επικεφαλής τη βιολόγο του Texas A&M Dorothy Shippen και τη βιολόγο του Πανεπιστημίου του Οχάιο, Sarah Wyatt, διαπίστωσε ότι τα φυτά που πέταξαν στο διάστημα ενώ βρίσκονταν στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό δεν είχαν μακρύτερα τελομερή, σε αντίθεση με τους ανθρώπους.
Ωστόσο, τα φυτά αύξησαν την παραγωγή τελομεράσης, του ενζύμου που βοηθά στη διατήρηση του μήκους των τελομερών.
Όπως γνωρίζει όποιος έχει δει το The Martian, τα φυτά θα παίξουν ουσιαστικό ρόλο στη μακροπρόθεσμη επιβίωση του ανθρώπου στο διάστημα. Αυτό το εύρημα υποδηλώνει ότι τα φυτά μπορεί να είναι φυσικά καλύτερα εξοπλισμένα για να αντέχουν τις πιέσεις του διαστήματος από τους ανθρώπους.
Αυτό το άρθρο αναδημοσιεύτηκε από το The Conversation, έναν μη κερδοσκοπικό, ανεξάρτητο ειδησεογραφικό οργανισμό που σας φέρνει γεγονότα και αναλύσεις για να σας βοηθήσει να κατανοήσετε τον περίπλοκο κόσμο μας.
Το έγραψε: Susan Bailey, Κρατικό Πανεπιστήμιο του Κολοράντο.
Διαβάστε περισσότερα:
Η Susan Bailey λαμβάνει χρηματοδότηση από τη NASA.