Вочевидь, для дітлахів XX століття найвідомішим космонавтом був Юрій Гагарін чи Ніл Армстронг (Neil Armstrong). Цілком можливо, що фанати дослідження Всесвіту початку XXI століття так само добре знатимуть імена американських космонавтів-близнюків Марка і Скотта Келлі (Mark Kelly, Scott Kelly), які стали «піддослідними кроликами» унікального експерименту, так званого «Дослідження близнюків» (Twins Study), проведеного NASA. Подробиці – в адаптованому перекладі інформації з офіційного сайту Національного управління з аеронавтики й дослідження космічного простору США.
Марк (ліворуч) і Скотт Келлі
Рік на МКС
Традиційна місія на МКС триває шість місяців. І науковцям, в принципі, відомі зміни, які відбуваються в організмі людини протягом такого проміжку часу. Ще у листопаді 2012 року NASA, «Роскосмос» та їх міжнародні партнери відібрали двох досвічених космонавтів для особливої місії у 2015 році – цілого року на МКС. Героями стали американець Скотт Келлі та росіянин Михайло Корнієнко. У березні 2015 року разом з росіянином Геннадієм Падалка вони вирушили на МКС, звідки повернулись у березні 2016 року разом з росіянином Сергієм Волковим, провівши у невагомості рекордні 342 дні (11 місяців і 3 дні). Мета експерименту полягала у тому, щоб краще зрозуміти, як організм людини реагує та пристосовується до суворих умов космосу. Дані дослідження мали на меті допомогти оцінити продуктивність і стан здоров’я членів екіпажу та визначити кращі заходи зменшення ризиків для майбутніх космічних подорожей, зокрема, на Марс, адже, за підрахунками фахівців, місія на Червону планету триватиме близько трьох років.
І без того унікальне дослідження стало взагалі безпрецедентним. Справа в тому, що у Скотта є однояйцевий брат-близнюк Марк, також космонавт. Близнюки Келлі своєю генетичною схожістю вирішили допомогти розвитку науки, бо будь-які зміни, що відбувалися в їх організмах протягом перебування Скотта у космосі, а Марка на Землі, та після повернення одного з братів до звичного нам середовища, обумовлені лише впливом космосу, а не спадковими та вродженими чинниками. Так, майже випадково, виникло «Дослідження близнюків» – ідеальне з точки зору «природа чи виховання». Десять дослідницьких груп працювали над одним завданням – з’ясувати, як тривале перебування у космосі впливає на людський організм. Під час експерименту були, зокрема, виконані:
- біохімічні дослідження
- дослідження мікробіому
- дослідження теломер (відростків хромосом)
- протеомний аналіз
- відстежено процеси метилювання (приєднання до нуклеотиду метильної групи) ДНК і РНК
- вивчено реакції імунної системи
- перевірено метаболізм
- перевірено когнітивні здібності
- вивчена робота судинної системи
Висновки
У 2017 році були представлені попередні висновки фахівців. На початку 2018 року результати були підтверджені з деякими доповненнями. А на кінець 2018 року очікується випуск інтегрованої публікації за всіма напрямками дослідження разом з оцінкою можливого впливу, який ці висновки матимуть на майбутнє космічних подорожей за межі низької навколоземної орбіти. Також планується випуск серії менших документів, згрупованих у відповідних сферах досліджень.
Повернувшись на Землю, Скотт почав процес підготовки до земного тяжіння. Більшість біологічних змін, які він зазнав у космосі, швидко повернулась майже до стану перед польотом: деякі показники повернулись до «базового» рівня протягом декількох годин або днів після посадки, а деякі – через шість місяців. Теломери космонавта (кінці хромосоми, які скорочуються з віком) фактично стали значно довшими в космосі. Хоча цей висновок був представлений у 2017 році, команда дослідників підтвердила цю несподівану зміну кількома аналізами та тестуваннями геному. Крім того, новий висновок полягає в тому, що більшість цих теломерів скоротилась протягом двох днів після повернення Скотта на Землю.
Одне з найцікавіших відкриттів пов’язане з явищем, яке деякі науковці називають «космічний геном», тобто геном, який «вмикається» тільки після перебування людини у космосі. Про це детально йшлося в результатах, опублікованих у 2017 році. Зараз дослідники знають, що 93% генів Скотта повернулися до норми після посадки. Однак решта 7% вказують на можливі довгострокові зміни генів, пов’язані з імунною системою, репарацією ДНК, остеогенезом (формуванням кісток), гіпоксією (кисневим голодуванням) і гіперкапнією (підвищеним вмістом діоксиду вуглецю).
Оскільки у світовій пресі з’явився ряд публікацій про те, що Марк і Скотт Келлі генетично більше не є близнюками через зміни геному Скотта, 15 березня NASA видало таку офіційну заяву:
«– Марк і Скотт Келлі все ще є монозиготними близнюками. ДНК Скотта принципово не змінилася. Дослідники спостерігали зміни в експресії генів (прояв гена в організмі у формі певної специфічної для нього ознаки), тобто того, як тіло реагує на оточення. Швидше за все, ці зміни знаходяться у межах діапазону для людей під впливом стресу, спричиненого нестачею кисню, збільшенням запальних процесів і змінами у харчуванні та надходженні поживних речовин. До цієї групи можна віднести й альпіністів, і аквалангістів. Зміни відносяться лише до 7% експресії генів. Ця зміна експресії генів є незначною. Ми лише починаємо розуміти, як польоти у космос впливають на молекулярний рівень людського тіла».
Збільшення тривалості місії не призвело до значного зниження когнітивних показників Скотта під час перебування у космосі та відносно його брата-близнюка Марка на Землі. Проте, після польоту повідомлялось про помітніше зниження швидкості й точності, можливо, через повторну експозицію та пристосування до земного тяжіння, а також через щільний та напружений графік, за яким Скотту довелося жити після місії.
NASA та інші дослідники, що залучені до роботи над цим дослідженням, сподіваються оголосити про більш всеосяжні й остаточні результати вже цього літа.
БІЛЬШЕ ЦІКАВОГО:
- Що робили науковці минулого року: головні досягнення за версією «Цікавої науки»
- Наслідки та перспективи успішного клонування мавп в КНР
- Три кращих способи інтегрувати AI в охорону здоров’я
Джерело: NASA, переклад підготувала Ірина Гоял, спеціально для «Блог Imena.UA»