Yeni bir dizi çalışma, NASA’nın İkizler Çalışması’ndan bu yana uzay uçuşlarının sağlığına ilişkin en kapsamlı bakışı sunuyor

Uzaya bugüne kadar yalnızca 600 kadar kişi gitti. Astronotların büyük çoğunluğu Son altmış yıldır, 20 günden az süreli kısa görevlere çıkan orta yaşlı erkekler vardı.

Bugün, özel, ticari ve çok uluslu uzay uçuşu sağlayıcıları ve uçuş şirketlerinin pazara girmesiyle, insan uzay uçuşunun yeni bir dönemine tanık oluyoruz. Görevler dakikalardan, saatlerden ve günlerden aylara kadar değişiyordu.

İnsanlık önümüzdeki on yılda aya geri dönmeyi dört gözle beklerken, uzay keşif görevleri çok daha uzun olacak ve çok daha fazla uzay gezgini ve hatta uzay turisti olacak. Bu ayrıca daha geniş çeşitlilikte insanın uzayın aşırı ortamını deneyimleyeceği anlamına geliyor – daha fazla kadın ve farklı etnik kökenlere, yaşlara ve sağlık durumlarına sahip insanlar.

İnsanlar uzayın benzersiz stres faktörlerine ve maruziyetlerine farklı tepkiler verdiğinden, benim gibi uzay sağlığı araştırmacıları uzay uçuşunun insan sağlığı üzerindeki etkilerini daha iyi anlamaya çalışıyor. Bu tür bilgilerle, astronotların hem uzaydayken hem de Dünya’ya döndüklerinde sağlıklı kalmalarına nasıl yardımcı olabileceğimizi bulabiliriz.

Bir parçası olarak tarihi NASA İkizler Çalışması2019 yılında meslektaşlarımla birlikte Uluslararası Uzay İstasyonu’nda bir yılın insan vücudunu nasıl etkilediğine dair çığır açıcı bir araştırma yayınladık.

Ben bir radyasyon kanser biyoloğu Colorado Eyalet Üniversitesi Çevre ve Radyolojik Sağlık Bilimleri Bölümü’nde. Son birkaç yılı, yakın zamanda bir dizi makalede bu önceki araştırmayı geliştirmeye devam ederek geçirdim Nature dergilerinin portföyünde yayınlandı.

Bu belgeler, Uzay Omikleri ve Tıbbi Atlas el yazmaları paketihavacılık tıbbı ve uzay biyolojisi için şimdiye kadar bir araya getirilmiş en büyük koleksiyonu temsil eden veriler, protokoller ve depolar. 25 ülkeden 100’den fazla kurum, geniş bir yelpazedeki uzay uçuşu verilerinin koordineli bir şekilde yayınlanmasına katkıda bulundu.

NASA İkizler Çalışması

NASA’nın İkizler Çalışması benzersiz bir araştırma fırsatını yakaladı.

NASA, ajansın ilk bir yıllık görevi için astronot Scott Kelly’yi seçti ve bu görev sırasında Kelly, 2015’ten 2016’ya kadar Uluslararası Uzay İstasyonu’nda bir yıl geçirdi. Aynı zaman diliminde, özdeş ikiz kardeşi, eski bir astronot ve şu anda Arizona’yı temsil eden ABD senatörü olan Mark Kelly, Dünya’da kaldı.

Ekibim ve ben uzaydaki ikizden ve Dünya’ya döndüğünde genetik olarak eşleşen ikizinden alınan kan örneklerini uzay uçuşundan önce, uçuş sırasında ve uçuştan sonra inceledik. Scott’ın telomerlerinin (kromozomların uçlarındaki koruyucu kapaklar, tıpkı ayakkabı bağcığının yıpranmasını engelleyen plastik uç gibi) uzaydaki yılı boyunca beklenmedik bir şekilde uzadığını bulduk.

Ancak Scott Dünya’ya döndüğünde telomerleri hızla kısaldı. Sonraki aylarda telomerleri iyileşti ancak yolculuğundan sonra uzaya gitmeden önce olduğundan daha kısaydı.

Yaşlandıkça, stres de dahil olmak üzere çeşitli faktörler nedeniyle telomerleriniz kısalır. Telomerlerinizin uzunluğu biyolojik bir gösterge olarak hizmet etmek Demans, kalp-damar hastalıkları ve kanser gibi yaşa bağlı rahatsızlıklara yakalanma riskinizin ne kadar yüksek olduğunu öğrenin.

Ayrı bir çalışmadaekibim Uluslararası Uzay İstasyonu’nda altı aylık görevlerde bulunan 10 astronottan oluşan bir kohortu inceledi. Ayrıca, yerde kalan yaş ve cinsiyete göre eşleştirilmiş katılımcılardan oluşan bir kontrol grubumuz da vardı.

Uzay uçuşundan önce, uçuş sırasında ve uçuştan sonra telomer uzunluğunu ölçtük ve yine telomerlerin uzay uçuşu sırasında daha uzun olduğunu ve Dünya’ya döndüklerinde kısaldığını bulduk. Genel olarak, astronotların uzay uçuşundan sonra daha önce olduğundan çok daha fazla kısa telomeri vardı.

Diğer Twins Çalışması araştırmacılarından biri, Christopher Masonve ben başka bir telomer çalışması yürütüldü—bu sefer ikiz yüksek irtifa dağcılarıyla—Dünya’dakine benzer aşırı bir ortam.

Everest Dağı’na tırmanırken, tırmanıcıların telomerlerinin daha uzun olduğunu ve aşağı indikten sonra telomerlerinin kısaldığını bulduk. Düşük irtifada kalan ikizleri telomer uzunluğunda aynı değişiklikleri deneyimlemedi. Bu sonuçlar, astronotlarda gözlemlediğimiz telomer uzunluğu değişikliklerine yol açanın uzay istasyonunun mikro yerçekimi olmadığını gösteriyor; artan radyasyon maruziyeti gibi diğer suçlular daha olası.

Uzaydaki siviller

Son çalışmamızdaSpaceX’in 2021 Inspiration4 görevindeki mürettebatın telomerlerini inceledik. Bu görevde, yaşları kırk yılı bulan ilk tamamen sivil mürettebat vardı. Mürettebatın tüm üyelerinin telomerleri görev sırasında uzadı ve dört astronottan üçü de Dünya’ya döndüklerinde telomer kısalması sergiledi.

Bu bulgularla ilgili özellikle ilginç olan şey, Inspiration4 görevinin yalnızca üç gün sürmüş olmasıdır. Yani, bilim insanları artık telomerlerin uzay uçuşuna verdiği tepki hakkında tutarlı ve tekrarlanabilir verilere sahip olmakla kalmıyor, aynı zamanda bunun hızlı gerçekleştiğini de biliyoruz. Bu sonuçlar, uzaya yapılan bir hafta sonu kaçamağı gibi kısa yolculukların bile telomer uzunluğundaki değişikliklerle ilişkilendirileceğini gösteriyor.

Bilim insanları telomer uzunluğundaki bu tür değişikliklerin sağlık üzerindeki etkilerini hâlâ tam olarak anlamış değiller. Hem uzun hem de kısa telomerlerin bir astronotun uzun vadeli sağlığını nasıl etkileyebileceğini anlamak için daha fazla araştırmaya ihtiyacımız olacak.

Telomerik RNA

Başka bir makaledeInspiration4 mürettebatının yanı sıra Scott Kelly ve yüksek irtifa dağcılarının da TERRA adı verilen telomerik RNA seviyelerinde artış sergilediğini gösterdik.

Telomerler, çok sayıda tekrarlayan DNA dizisinden oluşur. Bunlar, telomer yapısına katkıda bulunan ve işlerini yapmalarına yardımcı olan TERRA’ya aktarılır.

Laboratuvar çalışmalarıyla birlikte bu bulgular bize telomerlerin uzay uçuşu sırasında hasar gördüğünü söylüyor. Hala bilmediğimiz çok şey olsa da, telomerlerin özellikle oksidatif stres. Dolayısıyla, astronotların gün boyu uzay radyasyonuna maruz kalmaları sonucu yaşadıkları kronik oksidatif hasar, gözlemlediğimiz telomerik tepkilere muhtemelen katkıda bulunuyor.

Biz de bir tane yazdık daha fütüristik bir bakış açısına sahip inceleme makalesi telomerleri ve yaşlanmayı daha iyi anlamanın, insanların yalnızca uzun süreli uzay seyahatlerinde hayatta kalma değil, aynı zamanda gelişme ve hatta diğer gezegenleri kolonileştirme yeteneklerini nasıl etkilemeye başlayabileceği. Bunu yapmak, insanların uzayda üremesini ve gelecek nesillerin uzayda büyümesini gerektirecektir. Bunun mümkün olup olmadığını henüz bilmiyoruz.

Uzayda telomer bitkileri

Meslektaşlarım ve ben Uzay Omikleri ve Tıbbi Atlas paketine başka çalışmalar da katkıda bulunduk; bunlar arasında şunlar da yer alıyor: yayınlanan bir makale Doğa İletişimleriTexas A&M biyoloğunun liderliğindeki çalışma ekibi Dorothy Gemisi ve Ohio Üniversitesi biyoloğu Sarah Wyattinsanların aksine, uzaya gönderilen bitkilerin Uluslararası Uzay İstasyonu’nda kaldıkları süre boyunca daha uzun telomerlere sahip olmadığını buldu.

Ancak bitkiler, büyümelerini hızlandırdı telomeraz üretimiTelomer uzunluğunun korunmasına yardımcı olan enzim.

“Herkesin gördüğü gibi”Marslı“Biliyor ki, bitkiler uzayda uzun vadeli insan hayatta kalmada önemli bir rol oynayacak. Bu bulgu, bitkilerin uzayın stres faktörlerine insanlardan daha doğal bir şekilde dayanmaya uygun olduğunu gösteriyor.

Bu makale şu kaynaktan yeniden yayınlanmıştır: Konuşma Creative Commons lisansı altında. Oku orijinal makale.