В продължение на 340 дни Скот Кели е обикалял около Земята на борда на Международната космическа станция (МКС), събирайки данни за себе си. Той е вземал кръвни проби от ръцете си. Запазвал е проби от урината си. Играл е компютърни игри, за да проверява паметта и скоростта на реакциите си. Измервал е формата на очите си.
На около 380 км под него братът-близнак на Скот – Марк Кели, който също е бил астронавт, е провеждал идентични изследвания. Сравнение на двамата сега осигурява уникалната възможност да научим какво се случва с човешкото тяло в Космоса - буквално до молекулярно ниво.
Малко повече от три години след завръщането на 55-годишния Скот Кели на Земята и около година след обявяването на предварителните резултати от изследването, учени от НАСА съобщиха в четвъртък, че тялото на астронавта е претърпяло огромен брой промени, докато той е бил в орбита.
ДНК е мутирало в някои от клетките му. Имунната му система е генерирала цял куп нови сигнали. Микробиомът му е придобил нови видове бактерии.
Много от тези биологични промени изглеждат безобидни и са изчезнали след завръщането на Скот на Земята. Но други не са се възвърнали към предишните си нива като в това число влизат генетични мутации, а след завръщането е забелязан и спад в резултатите от когнитивните тестове, на които астронавтът е бил подложен. Това предизвиква загриженост сред учените.
Някои считат рисковете за приемливи, докато други се питат дали някога изобщо ще бъде безопасно за астронавтите да предприемат дълги пътешествия до Марс или дори още по-далеч. Окончателните отговори на тези въпроси ще зависят от изучаването на още колеги на Кели.
Въпреки че астронавтите летят в Космоса от близо шест десетилетия, има много неща около живота в Космоса, които учените все още не разбират. С изследвания като това на близнаците от НАСА, резултатите от което са публикувани в изданието Science, агенцията се надява да даде отговор на някои от въпросите, преди да изпрати астронавти на по-дълги полети.
През 2012-а НАСА са избрали Кели да се присъедини към руския космонавт Михаил Корниенко на Международната космическа станция за едногодишно изучаване на предизвикателствата на космическите полети, двойно по-дълго от предишните изследвания.
В навечерието на вестта за мисията, Кели е попитал ръководителите на експеримента дали имат планове да го сравняват с неговия близнак. Той им обяснил, че налице са двама души, които са генетично идентични и това би позволило провеждането на интересен експеримент. От НАСА не са имали такива планове, но скоро след това решили да приемат предложението му.
Чрез сравняването на братята, НАСА са се надявали по-добре да разберат промените, които Скот Кели е изживял по време на мисията си.
Сюзън Бейли, биолог в университета на щата Колорадо и съавтор на новото изследване, коментира, че фактът, че двамата с Марк са близнаци, сериозно ограничава алтернативите. По думите й може да се каже, че промените в Скот се дължат единствено на космическия полет.
Скот и Марк Кели. Снимки: NASA
Десет изследователски екипи са подготвяли експерименти за близнаците, но за Кели изживяването не е било много по-различно като усещане в сравнение с предишните мисии. Вземането на проби от кръвта му при нулева гравитация например е било обичайна практика.
Учените установяват, че в много отношения Скот Кели се е променил толкова, колкото и астронавтите, които са оставали на космическата станция само за шест месеца. В крайна сметка темповете на биологичните промени са се забавили, което показва, че вероятно човешкото тяло постига нов баланс в Космоса.
Но тялото на Кели също така се е променило и по някои изненадващи начини.
Бейли е изучавала специални части от неговото ДНК, наречени теломери, които са в края на хромозомите, като ги защитават от увреждане. С остаряването, теломерите на хората обикновено се скъсяват. Стресът — и фактори като радиация или замърсяване — може да ускори остаряването, като наруши формата на теломерите дори още по-бързо от обичайното.
Странно, но факт: средната дължина на теломерите на Кели се е увеличила в Космоса, вместо да намалее. Сякаш клетките му са се подмладявали.
Редовните упражнения и здравословната диета може да са част от причините за това. Но полетът в Космоса може и да е събудил дремеща популация от стволови клетки в тялото на Кели, отбелязва Бейли. С други думи, неговите клетки може и да не са развили по-дълги теломери. Вместо това може би тялото му е образувало нови запаси от млади клетки с по-дълги теломери.
Активирани гени
Престоят в Космоса също така изглежда е предизвикал генетични промени у Кели. Хиляди гени, които някога не са били активни на Земята, са увеличили активността си. Същевременно те са останали неактивни в тялото на намиращия се планетата близнак Марк. Колкото по-дълго е оставал Скот Кели в Космоса, толкова по-голям е бил броят на активиралите се гени.
За някои от “пробудилите се” гени е известно, че кодират протеини, които спомагат за поправянето на увредено ДНК. Това звучи логично, като се има предвид, че нивата на радиация на Международната космическа станция са по-високи от тези на Земята.
Кристофър Мейсън, генетик в Weill Cornell Medicine в Ню Йорк, твърди, че Кели е бил изложен на 48 пъти повече радиация от средната на Земята в рамките на година. Неговите клетки вероятно са били доста заети да възстановяват щетите от радиацията.
Доста от другите активирали се гени обаче играят роля в работата на имунната система. Какво точно предизвиква тези промени, остава неясно.
Може общият стрес от живота на космическата станция да е предизвикал имунна реакция. Скорошни изследвания обаче също така са показали, че латентни вируси могат да се пробуждат в организма на астронавтите. Или може би имунната система, която никога не е еволюирала за оцеляване в Космоса, просто се е объркала.
Мейсън, който също е съавтор на изследването, коментира, че не знаят дали това е нещо добро или лошо, а просто, че е „повече”. Ще са нужни повече астронавти за окончателни изводи.
Завръщането на Кели на Земята на 1 март 2016 г. се е оказало един от най-значимите моменти от биологична гледна точка в цялата мисия. Тялото му е демонстрирало признаци на засилен стрес и имунната му система е действала на високи обороти.
Майкъл Снайдър, генетик от Станфордския университет и съавтор на изследването, предупреждава, че тази реакция може да не е типична. Може Кели да е прихванал вирусна инфекция и затова учените биха искали да видят дали същата реакция се проявява и при други хора.
Въпреки този шок, тялото на Кели в голяма степен се е върнало в състоянието си преди полета. Някои видове бактерии, които са се развивали много активно в чревната му флора, докато е бил в Космоса, отново са станали рядкост след приземяването.
Кели в Космоса. Снимки: NASA
Странното удължаване на теломерите на Кели е изчезнало след по-малко от 48 часа на Земята. Всъщност Бейли и нейните колеги са започнали да откриват много клетки, които са били с по-къси теломери от времето преди Кели да отиде на МКС.
Тя обяснява, че хората я питат дали отиването в Космоса е изворът на младостта. Бейли обаче не мисли така. В противен случай „вероятно се налага да останете там горе завинаги”.
"Като да вървиш през плаващи пясъци"
Някои биологични характеристики на Скот Кели не са се върнали в нормите отпреди полета. Шест месеца след като той се е върнал на Земята, 8,7% от неговите гени все още са функционирали по променен начин. Съдейки по малките мащаби на тази промяна, генетикът Снайдер я описва като умерена.
Учените също така са установили, че Кели не се справя толкова добре с когнитивните тестове след завръщането си. Той е по-бавен и по-неточен в почти всички тестове. Възможно е някакви биологични промени да са причината за това.
Също така обаче Кели е имал много ангажименти след завръщането си на Земята, включително натоварен график от телевизионни интервюта и публични лекции и изказвания. Освен това на подсъзнателно ниво той може би вече не се е стремил да дава всичко от себе си и вече не е бил толкова мотивиран.
В мемоарите си от 2017-а, озаглавени “Издръжливост”, Кели описва трудности след завръщането си - болки, недоспиване и други проблеми. Една нощ той е имал усещането, че “се мъчи да върви през плаващи пясъци”.
В свое интервю астронавтът предполага, че тези трудности може да са причината за ниските му резултати на когнитивните тестове, тъй като е трудно да се концентрираш, когато не се чувстваш добре.
Друга трайна промяна, която са открили учените, е била колекция от генетични мутации, които Кели е получил в Космоса. Те са се появили по време на полета и впоследствие са се запазили. Понякога радиацията предизвиква тип мутации, който прави клетките податливи на още повече мутации при делене. В крайна сметка клетките може да започнат да растат неконтролируемо, “което е крачка по пътя към рака”.
Питър Кембъл е биолог-специалист по въпросите на раковите заболявания в института Wellcome Sanger във Великобритания, който не е бил ангажиран в новото изследване. Според него „този тип и мащаб на промени биха могли да бъдат свързани с умерено нарастване на риска от рак”.
Тези две трайни промени — в когнитивните способности на Кели и неговото ДНК — карат доста експерти да бъдат загрижени за рисковете от полет до Марс, който може да отнеме цяла година.
Спадът в скоростта и точността може да има потенциално сериозни последици, тъй като след тежкото пътуване до Червената планета на астронавтите вероятно ще се наложи да предприемат бързи и точни действия след каценето.
Големият брой генетични мутации може и да не представлява непосредствена опасност за астронавтите в техните мисии, но може да повиши цялостния риск от раково заболяване в рамките на живота им.
Д-р Ерик Топол, директор на Scripps Research Translational Institute, не е учствал в изследването, но счита последиците от изживяното от Кели за сериозно негативни. Основният му извод след прочитане на доклада за изследването е въпрос: защо изобщо някой би искал да отиде на Марс, или да пребивава в Космоса?
Джери Шей, специалист по клетъчна биология в Югозападния медицински център към Тексаския университет, е доста по-оптимистично настроен. Той има надежда за контрамерки, които да защитят астронавтите. Заедно със свои колеги той вече прави изпитания на лекарства, които да карат клетките да поправят ДНК, увредено от радиация.
НАСА са започнали да анализират всички тези резултати, за да планират следващите мисии до Международната космическа станция.
От своя страна биологът Сюзан Бейли планира да продължи да изучава необичайните теломери на Кели. Разгадаването на тази мистерия може да разкрие повече информация за нормалното стареене и болестите, които то носи със себе си, и тя да е важна не само за астронавтите, но и за всички нас - живеещите на Земята.
