Американский рекордсмен по самой продолжительной космической миссии, астронавт Скотт Келли не нуждается в представлении. Проведя 340 дней на борту Международной космической станции (МКС), американские СМИ вернулись на Землю 1 марта. Анализируя его геном, ученые обнаружили, что это длительное пребывание на орбите навсегда изменило экспрессию некоторых его генов.
Долговременные миссии на борту МКС являются частью экспериментальной схемы, созданной НАСА для проверки физиологических ограничений человека, сталкивающихся с окружающей средой в микрогравитацииТакие тесты используются для сбора различных биологических, анатомических и психологических данных с целью подготовки будущих длительных пилотируемых полетов.
Во время этого эксперимента, также известного как Исследование близнецов, астронавт Скотт Келли провел почти один год на орбите, а его брат-близнец Марк Келли, тоже космонавт, остался на Земле. После возвращения Скотта близнецы прошли ряд медицинских тестов, чтобы изучить влияние длительного воздействия микрогравитации на физиологию Скотта. Недавно опубликованные результаты NASA Human Research Strategic Communications показывают, что Скотт претерпел изменения на генетическом уровне
Эти результаты действительно показывают признаки системного воспаления, изменения в теломерах (концах хромосом) и теломеразы (фермент, действующий на теломеры во время репликации ДНК), а также снижение плотности костей и желудочно-кишечные изменения. Хотя эти эффекты многочисленны, ученые, тем не менее, ожидали их.
«Измеряя большое количество метаболитов, цитокинов и белков, исследователи обнаружили, что космические путешествия вызывают дефицит кислорода, вызванный стрессом, повышенным воспалением, изменением усвоения питательных веществ, непосредственно влияющим на экспрессию генов и т. д. Вернувшись на Землю, Скотт снова начал приспосабливаться к земной гравитации. Большинство биологических изменений, происходивших в космосе, вернулись к норме; некоторые возвращались через несколько дней, а другие - через шесть месяцев», - объясняют ученые НАСА.
В то же время в исследовании также рассматривались потенциальные геномные и когнитивные изменения между двумя братьями. В отчете НАСА говорится, что 93% генома Скотта вернулись в исходное состояние после возвращения на Землю, в то время как оставшиеся 7% сохранились. их изменения Они связаны с «продолжительными геномными изменениями, связанными с его иммунной системой, системами репарации ДНК, сетями формирования костей, гипоксией (недостаток кислорода в тканях) и гиперкапнией (перегрузка крови CO 2)”.
NASA уточняет, однако, что модификации подверглась не непосредственно ДНК астронавта, а экспрессия некоторых его геновНапомним, что генетическая экспрессия относится ко всем биохимическим механизмам, участвующим в трансляции ДНК в белки, необходимые для функционирования клетки. Таким образом, эти 7% соответствуют генам, модификация экспрессии которых все еще сохраняется. Несмотря на эту перетасовку экспрессии генов, два близнеца по-прежнему принципиально идентичны.
Таким образом, эти эффекты дополняют стандартные эффекты микрогравитации на физиологию человека, такие как мышечная атрофия, потеря плотности костей или снижение остроты зрения. В отчете также указывается заметное отсутствие когнитивных нарушений. Хотя космонавт показал небольшое снижение скорости и точности во время тестов на когнитивные способности по сравнению с его братом, врачи все же отнесли это к периоду адаптации к земному притяжению.
Кроме того, Матиас Баснер, профессор Пенсильванского университета, руководивший исследованием, показал, что между 6- и 12-месячными миссиями не было реальных когнитивных различий. Этот результат важен, потому что, хотя миссии на борту МКС обычно длятся 6 месяцев, длительная миссия на Марс потребует от 150 до 300 дней путешествия в зависимости от двигательной установки и планетарных параметров. Путешествие туда и обратно вкупе с длительностью пребывания на марсианском грунте (37,6% земного притяжения) может занять несколько лет.
Это исследование близнецов позволяет НАСА собрать ценную информацию о том, как микрогравитация влияет на организм человека, и о способах уравновесить ее вредное воздействие. Кроме того, эти данные также позволяют американскому космическому агентству подготовить свое будущее «Путешествие на Марс» - миссию, предназначенную для отправки астронавтов на красную планету уже в 2030 году.