Космос і близнюки — які зміни виявило річне дослідження NASA

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:

Джерело: NASA, переклад підготувала Ірина Гоял, спеціально для «Блог Imena.UA»