В 2030-х годах космическое агентство NASA планирует отправить людей на Марс. Чтобы добраться до «красной планеты», понадобится около года, и такой длительный космический полет может существенно повлиять на здоровье космонавтов.

Об этом свидетельствуют результаты эксперимента близнецов, проведенного NASA. Космическое агентство в течение года исследовало различия, которые происходили в организме двух идентичных близнецов, один из которых находился на Международной космической станции, а другой – на Земле.

Выяснилось, что пребывание в космосе может не только повлиять на когнитивные способности человека, но и привести к мутации ДНК и аномальной работе иммунной системы.

Ранее NASA пытались спрогнозировать, как длительное космическое путешествие повлияет на психологическое состояние человека, с помощью программ типа HI-SEAS, однако, какие процессы будут происходить во время этого с биологическим организмом, было неизвестно.

Эксперимент с близнецами

В исследовании NASA приняли участие двое идентичных близнецов — Марк и Скотт Келли. Оба неоднократно были участниками краткосрочных миссий NASA, однако в 2011-м Марк ушел на пенсию, а Скотт продолжил заниматься исследованием космоса.

В 2015 году, в рамках исследования, целью которого было изучить влияние длительного пребывания в космосе на здоровье человека, мужчина отправился в самую длинную в практике NASA миссию.

В течение 340 дней на борту Международной космической станции Скотт Келли собирал данные о себе – брал образцы анализов крови и мочи, играл в компьютерные игры, чтобы протестировать память и реакцию и тому подобное. То же самое на Земле делал и Марк.

Тот факт, что братья являются идентичными близнецами и имеют одинаковую ДНК, позволил ученым оперативно отслеживать любые изменения, что происходили с организмом Скотта.

Выяснилось, что за год в космосе некоторые клетки ДНК космонавта подверглись мутации, деятельность иммунной системы активизировалась, а в микробиоме появились новые виды бактерий. Зато с показателями Марка все было в порядке. А следовательно – эти изменения были вызваны именно пребыванием космонавта на орбите.

«Тот факт, что они являются близнецами, сужает альтернативы. Мы можем сказать с уверенностью, что причиной изменений является космический полет», – отметила Сьюзан Бейли, специалист по онкологии Государственного университета Колорадо и соавтор исследования.

Что именно случилось со Скоттом

Большая часть изменений, произошедших с телом Скотта, не отличались от тех, что были свойственны астронавтам, которые ранее находились на Международной космической станций в течение шести месяцев. Однако некоторые из них были достаточно неожиданными.

Так, исследование выявило, что пребывание в космосе вызвало изменения в части участков ДНК, известных как теломеры – они расположены в конце хромосом и защищают их от разрушения. Обычно, когда человек стареет, теломеры сокращаются. Однако такие факторы как стресс, загрязнения и радиация могут ускорить этот процесс.

Из-за наличия в космосе большого количества радиации, ученые считали, что именно это и случится со Скоттом. Однако средняя длина теломер ДНК мужчины во время пребывания в космосе не только не уменьшилась, но и увеличилась.

И хотя причиной этого могут быть регулярные спортивные нагрузки и здоровая диета, которой он придерживался в космосе, дело, вероятно, заключается в другом.

«Полет мог «разбудить» спящие запасы стволовых клеток в теле Скота», — подчеркивает Бейли.

То есть, не клетки космонавта могли отрастить более длинные теломеры, а его организм мог создать новые клетки с длинными теломерами.И на этом неожиданности не заканчиваются. Пребывание в космосе также повлекло за собой аномальное повышение активности тех генов Скота, которые у Марка на Земле находились в состоянии покоя.

Спецпроекти

Жизнь на Марсе: тайны Красной планеты

Примечательно, что чем больше дней подопытный проводил на борту Международной космической станции, тем больше генов активировалось. Некоторые из них ответственны за выработку белков, которые восстанавливают поврежденную ДНК. За год пребывания в космосе Скотт претерпел облучение, превышающее земное в 48 раз.

Поэтому, по мнению Кристофера Мэйсона, генетика нью-йоркской организации Weill Cornell Medicine, таким образом организм космонавта пытался устранить вызванный облучением вред. Во время жизни на Международной космической станции повышенную активность также стали проявлять гены, которые касаются иммунной системы. Однако что именно стало причиной этого, пока неизвестно.

Возвращение к норме?

После возвращения Скотта на Землю 1 марта 2016 года его организм был истощен и находился в состоянии стресса. Но впоследствии большинство показателей вернулись к норме. Микробиом кишечника пришел в порядок почти сразу после приземления, а странное удлинение теломер исчезло через двое суток.

Однако некоторые проблемы остались. Через полгода после возвращения Скотта на Землю, 8,7% его генов до сих пор проявляли аномальную активность.

Снизились также и когнитивные способности мужчины  – он стал медленнее и менее точно выполнять большинство тестов.

По мнению самого Скотта, причиной последнего является плохое самочувствие – в своих мемуарах Endurance («Выносливость») космонавт жаловался, что после годового пребывания в космосе страдает от болей и проблем со сном.

«Трудно сконцентрироваться, когда ты плохо себя чувствуешь», – говорил космонавт в интервью.

Не исчезли также и мутации ДНК. Этот факт является особенно тревожным, ведь иногда радиация вызывает такие типы мутаций, которые делают клетки склонными к образованию еще большего их количества. В конечном итоге, клетки могут начать бесконтрольно расти, что может привести к раку.

Будущее космических путешествий

Неутешительные изменения, затронувшие когнитивные способности Скотта и его ДНК, заставили многих исследователей по-новому оценить риски будущего путешествия на Марс.

Так, Гарри Стренгмен, психолог Гарвардской медицинской школы, отметил, что снижение скорости и точности когнитивных способностей «может иметь потенциально серьезные последствия на долговременные миссии».

Ведь после длительного путешествия к «красной планете» астронавтам, вероятно, придется принимать значительное количество решений и быстро реализовывать их сразу после посадки.

Что касается радиационного воздействия, то оно, хоть и не воспрепятствует выполнению астронавтами своих обязанностей в течение миссии, однако может существенно сказаться на их здоровье в долгосрочной перспективе.

Во время своего пребывания на Международной космической станции Скотт получил относительно небольшую дозу облучения, однако это уже повлекло за собой мутации. По расчетам ученых, в течение миссии на Марс астронавты могут получить показатели радиоактивного излучение больше в 8 раз. 

Спецпроекти

Лунная Одиссея: может ли Китай стать новым лидером космической гонки

Сейчас Скотт является единственным человеком, который провел в космосе год, поэтому результаты исследования требуют дополнительного подтверждения. Однако 17 апреля 2019 года NASA объявило о том, что повторит эксперимент.

На этот раз год на Международной космической станции проведет женщина, Кристина Кох. Данные, собранные ею, позволят узнать еще больше об опасности и вызовах долговременных космических полетов для организма и разума человека.