Год в космосе — какие последствия?

Необычное исследование на близнецах выявило, с какими последствиями длительных миссий астронавт должен смириться. Астронавты Скот и Марк Келли — однояйцевые близнецы, но лишь один из них находился на орбите Земли в течение года.

Астронавты Скот и Марк Келли

Сравнение показало: прежде всего, в его геноме наступили неожиданные и существенные изменения, в частности и повреждения. Некоторые из них — необратимы. Удивило и то, что космический полет привел к когнитивному дефициту космонавта, однако только после его приземления на Земле.

Быть космонавтом — вредно, на это указывает опыт миссий «Апполон», а также Международной космической станции (МКС). Через невесомость у космонавтов усыхают мышцы и кости, кровь и вода поднимаются до головы. Кроме того, в астронавтов часто начинается лихорадка, вирусы становятся активными, а сердечно-сосудистая система постоянно дает сбои. Длительные космические миссии могут привести к долгосрочным изменениям в мозге, а в полетах на Марс им грозит даже деменция.

Все эти симптомы проявляются через несколько дней или месяцев пребывания в космосе. Но уже в недалеком будущем люди должны лететь на Марс и жить на орбитальных станциях. В пути через космическое пространство они могут находиться годами. «До сих пор лишь четверо людей завершили космическую миссию, которая длилась больше года, поэтому о полетах более шести месяцев практически нет показаний», — пояснили Френцин Гарет-Бейклман с Медицинской ущерба Вейл Корнел (Нью-Йорк) и ее коллеги.

Тут на помощь пришел особый вид исследований — при участии близнецов. Астронавты НАСА Скот и Марк Келли — однояйцевые близнецы. Пока Скотт находился год на МКС, его брат Марк оставался на Земле. Благодаря этому ученые смогли впервые определить, какие физические и психические изменения влечет длительное пребывание в космосе, и сравнили их с генетически идентичной информацией.

В процессе исследования оба братьев сдавали анализы мочи, крови и пробы слюны — перед, после и во время пребывания в космосе. Их генетические, микробиологические и физиологические параметры анализировали 10 различных исследовательских команд. Кроме того, в течение проекта, который длился всего 25 месяцев, оба астронавтов проходили тестирование своих физических и когнитивных способностей.

Сейчас уже готовы результаты, и они оказались неожиданными. Однозначным кажется, что продолжительная космическая миссия влияет на тело и ум человека в несколько способов. Как и ожидалось, ученые обнаружили изменения сердечно-сосудистой системы, а также иммунной защиты, скелетно-мышечной системы и глаз.

Повышенный маркер воспаления и изменены нейромедиаторы указывают на физиологически повышенный уровень стресса. Но у Скота Келли, кроме того, была изменена экспрессия генов-в более чем 9 000 местах, сообщили ученые.

Неожиданностью стали другие изменения в геноме: теломеры в клетках астронавта стали длиннее — эти окончания линейной хромосомы на орбите стали в среднем на 14,5% больше. «Это нас очень удивило», — сказала Сюзан Бейли из Колорадского университета. Ведь с возрастом и в результате стресса теломеры обычно становятся короче. Зато хромосомы Скота Келли будто помолодели.

Удивляет и то, что после приземления на Землю хромосомы космонавта вернулись к старому состоянию — но не все. Несколько теломеров, сократившихся в космосе, остались меньше и после возвращения. Почему, остается непонятно.

Менее неожиданным, но точно отрицательным, оказался другой генетический эффект: в течение космической миссии клетки астронавта, копируя ДНК, делали значительно больше ошибок, чем обычно. Они неправильно воспроизводили части хромосом или делали это на ложном месте. «В то же время сильнее проявлялись гены, связанные с реакцией на повреждение ДНК», — сообщили Гарет-Бейклман и ее команда.

Это означает, что пребывание в космосе увеличивает повреждения и ошибки в геноме. Причиной является повышенное облучение на земной орбите, пояснили ученые. В течение года на МКС астронавт подвергся облучению, что составляет 146 миллизивертов — это та доза, которую в условиях естественного радиационного фона на Земле получают в течение 50 лет.

Беспокоит и то, что после возвращения на Землю ошибки при копировании в хромосомах сохранялись еще на протяжении месяцев. «Это может указывать на обусловленную облучением вред для клеточного источника стволовых клеток», — сказали ученые. В долгосрочной перспективе эти последствия облучения могут существенно повышать для астронавтов риск заболеть раком.

Но даже для ума долговременные миссии не проходят бесследно. Хоть во время пребывания на МКС не происходило деградации, и после возвращения на Землю она была.

«Умственная производительность астронавта уменьшилась до уровня ниже чем перед полетом. Этот дефицит проявился в темпе и точности когнитивных умений и сохранялся до шести месяцев после возвращения на Землю», — сообщила Гарет-Бейклман и ее команда. Почему этот дефицит проявился только после приземления, до сих пор остается невыясненным.

Для будущих миссий на Марс это может означать следующее: по дороге туда астронавты будут готовы к всяких вызовов. Но, приземлившись на Красной планете, они могут начать допускать ошибки. «Это может помешать безопасному осуществлению космической миссии — например, после приземления на Марсе», — рассказали ученые.

«Замечены эффекты имеют широкий спектр и являются более значительными, чем можно было ожидать — прежде всего речь идет о реакции, обусловленную излучением, нестабильность генома, повышенную изменение генетической экспрессии и когнитивный дефицит», — пишет в сопроводительном комментарии Маркус Лебрих из Технического университета Дармштадта.

Он подчеркивает также, что во время полета на Марс астронавты будут подвергаться облучению, в пять раз большем. Ведь за пределами Земной орбиты нет защитного слоя магнитного поля. «Поэтому для будущих инициатив важно будет понять детали этих изменений и их долговременные последствия, — сказал Лебрих. — С этой точки зрения, исследования Гарет-Бейклман и ее команды — несколько больше, чем просто маленький шаг для человечества».

0

Комментарии


Чтобы оставить комментарий, пожалуйста, авторизируйтесь!