لمدة عام تقريبًا ، عاش التوأمان المتماثلان سكوت ومارك كيلي في عوالم مختلفة - حرفياً. استمتع مارك بالتقاعد عن الأرض في توكسون ، أريزونا ، وفي الوقت نفسه ، طاف سكوت في الجاذبية الصغرى على متن محطة الفضاء الدولية على بعد 400 كيلومتر (250 ميل) فوق الكوكب. أعطت تلك السنة بعيدًا العلماء أوضح نظرة حتى الآن حول مدى تأثير رحلات الفضاء طويلة المدى على جسم الإنسان.
قامت عشرة فرق علمية في دراسة التوائم التابعة لوكالة ناسا بفحص شقيق رواد الفضاء قبل وأثناء وبعد 340 يومًا في الفضاء سكوت. درست الفرق وظائف جسم كل توأم. أجروا اختبارات الذاكرة. وقاموا بفحص جينات الرجال ، والبحث عن الاختلافات التي قد تكون بسبب السفر إلى الفضاء.
ظهرت النتائج التي طال انتظارها في 12 أبريل العلوم . يؤكدون أن السفر إلى الفضاء لفترة طويلة يضغط على جسم الإنسان من نواح كثيرة. يمكن للعيش في الفضاء أن يغير الجينات ويدفع الجهاز المناعي إلى فرط النشاط. يمكن أن يضعف التفكير الذهني والذاكرة.
يقول العلماء:مدار
تقول سوزان بيلي إن هذه هي "النظرة الأكثر شمولاً التي حصلنا عليها على الإطلاق بشأن استجابة جسم الإنسان لرحلات الفضاء". تدرس الإشعاع والسرطان في جامعة ولاية كولورادو في فورت كولينز. كما قادت أحد فرق أبحاث ناسا. وتقول إنه لا يزال من غير الواضح ، مع ذلك ، ما إذا كانت التغييرات التي تمت ملاحظتها ستسبب ضررًا طويل المدى أم لا.
جينات في الفضاء
لم يتمكن العلماء من الذهاب مع سكوت عندما دخل الفضاء في مارس 2015. لذلك كان عليه مساعدتهم. أثناء وجوده في المدار ، جمع عينات من دمه وبوله وبرازه. حملهم رواد فضاء زائرون آخرون إلى الأرض. بعد ذلك ، أجرت فرق البحث مجموعة من الاختبارات المختلفة لتحليل وظائف الجسم المختلفة. قارنوا هذه البيانات بتلك التي تم التقاطها قبل وبعد رحلة سكوت الفضائية.
أظهرت عينات سكوت من الفضاء العديد من التغييرات الجينية من تلك التي تم أخذها على الأرض. كان لدى أكثر من 1000 من جيناته علامات كيميائية لم تكن موجودة في عينات الاختبار المبدئي أو في عينات من مارك. تسمى هذه العلامات الكيميائية بعلامات التخلق المتوالي (Ep-ih-jeh-NET-ik). يمكن إضافتها أو إزالتها بسبب العوامل البيئية. وهي تؤثر على كيفية عمل الجينات. قد تؤثر العلامة على نشاطهم من خلال تحديد ما إذا كان الجين قيد التشغيل أو الإيقاف ، ومتى ومدة ذلك.
الشرح:ما هو علم التخلق؟
تغيرت بعض جينات سكوت أكثر من غيرها. وجد فريق بيلي أن أولئك الذين لديهم أكثر العلامات اللاجينية ساعدوا في تنظيم الحمض النووي. يتعامل البعض مع إصلاح الحمض النووي. يتحكم البعض الآخر في طول أطراف الكروموسومات ، التي تسمى التيلوميرات.
يعتقد أن التيلوميرات تحمي الكروموسومات. تم ربط التيلوميرات القصيرة بالشيخوخة والمخاطر الصحية ، مثل أمراض القلب والسرطان. توقع العلماء أن تيلوميرات سكوت قد تقصر في الجاذبية المنخفضة والإشعاع العالي للفضاء. لذلك فوجئوا عندما اكتشفوا أنهم قد نما بالفعل - أطول بنسبة 14.5 في المائة.
لكن هذا النمو لم يدم. في غضون 48 ساعة من عودته إلى الأرض في مارس 2016 ، تقلصت تيلوميرات سكوت بسرعة. في غضون عدة أشهر ، عاد معظمهم إلى أطوال الاختبار المبدئي. لكن بعض التيلوميرات أصبحت أقصر. يقول بيلي:"قد يكون هذا هو المكان الذي قد يكون فيه معرضًا لخطر متزايد" للإصابة بالسرطان أو مشاكل صحية أخرى.
كريستوفر ماسون يدرس علم الوراثة البشرية في طب وايل كورنيل في مدينة نيويورك. نظرت مجموعته في الجينات التي تأثرت برحلات الفضاء. في عينات دم سكوت المبكرة من الفضاء ، لاحظ فريق ماسون تحول العديد من جينات الجهاز المناعي إلى الوضع النشط. أثناء وجود الجسم في الفضاء ، "يكون الجهاز المناعي في حالة تأهب قصوى تقريبًا كطريقة لمحاولة فهم هذه البيئة الجديدة" ، كما يقول ماسون.
وجد فريق آخر أن كروموسومات سكوت مرت أيضًا بالعديد من التغييرات الهيكلية. تم تبديل أجزاء الكروموسوم أو قلبها رأسًا على عقب أو حتى دمجها. مثل هذه التغييرات يمكن أن تؤدي إلى العقم أو أنواع معينة من السرطان.
لم يتفاجأ مايكل سنايدر ، الذي قاد فريقًا آخر ، بمثل هذه التغييرات. يقول:"هذه استجابات طبيعية وضرورية للتوتر". سنايدر يدرس علم الوراثة البشرية في جامعة ستانفورد في كاليفورنيا. بحثت مجموعته عن التحولات الناتجة عن الإجهاد في الجهاز المناعي للتوائم ، التمثيل الغذائي وإنتاج البروتينات. يقول سنايدر إنه من المحتمل أن تكون الجسيمات عالية الطاقة والأشعة الكونية في الفضاء تزيد من سوء التغيرات في كروموسومات سكوت.
تأثيرات دائمة
انعكست معظم التغييرات التي مر بها سكوت في الفضاء بمجرد عودته إلى الأرض. لكن ليس كل شيء.
اختبر الباحثون سكوت مرة أخرى بعد ستة أشهر من العودة إلى الأرض. ما يقرب من 91 في المائة من الجينات التي غيرت نشاطها في الفضاء عادت الآن إلى طبيعتها. بقي الباقي في وضع الفضاء. جهازه المناعي ، على سبيل المثال ، ظل في حالة تأهب قصوى. كانت جينات إصلاح الحمض النووي لا تزال نشطة بشكل مفرط وكانت بعض كروموسوماته لا تزال مقلوبة رأسًا. علاوة على ذلك ، تراجعت قدرات سكوت العقلية من مستويات الاختبار المبدئي. كان أبطأ وأقل دقة في اختبارات الذاكرة قصيرة المدى والمنطق.
من غير الواضح ما إذا كانت هذه النتائج ناتجة بالتأكيد عن رحلات الفضاء. هذا جزئيًا لأن الملاحظات من شخص واحد فقط. يقول سنايدر:"المحصلة النهائية:هناك طن لا نعرفه".
قد تأتي المزيد من الإجابات من البعثات القادمة. في أكتوبر الماضي ، مولت ناسا 25 مشروعًا جديدًا يمكن لكل منها إرسال ما يصل إلى 10 رواد فضاء في مهمات فضائية لمدة عام. وفي 17 أبريل ، أعلنت وكالة ناسا عن زيارة فضائية موسعة لرائدة الفضاء الأمريكية كريستينا كوخ. وصلت إلى محطة الفضاء الدولية في مارس. هذه المهمة ، حتى فبراير 2020 ، ستجعل رحلاتها الفضائية الأطول بالنسبة للمرأة.
ولكن لمعرفة كيف يؤثر الفضاء حقًا على الصحة قد يتطلب رحلات أطول. تستغرق المهمة إلى المريخ والعودة ما يقدر بنحو 30 شهرًا. كما أنه سيرسل رواد الفضاء إلى ما وراء المجال المغناطيسي الوقائي للأرض. هذا المجال يقي من الإشعاع المدمر للحمض النووي من التوهجات الشمسية والأشعة الكونية.
رواد الفضاء فقط في المهمات القمرية تجاوزوا المجال المغناطيسي للأرض. لم تستغرق أي من هذه الرحلات أكثر من بضعة أيام لكل منها. لذلك لم يمض أحد حتى عام واحد في تلك البيئة غير المحمية ، ناهيك عن 2.5 سنة.
يعمل ماركوس لوبريتش في جامعة دارمشتات التقنية في ألمانيا. على الرغم من أنه ليس جزءًا من دراسة ناسا التوائم ، إلا أنه يقوم بأبحاث في تأثيرات الإشعاع على الجسم. يقول إن البيانات الجديدة مثيرة للإعجاب ، لكنها توضح أننا لسنا مستعدين بعد للسفر في الفضاء على المدى الطويل.
وأشار إلى أن إحدى الطرق لتجنب مثل هذه التعريضات الفضائية الطويلة تتمثل في تسريع الرحلة. ربما يمكن لطرق جديدة لدفع الصواريخ عبر الفضاء أن تصل إلى أماكن بعيدة بسرعة أكبر. ولكن الأهم من ذلك كله ، كما يقول ، أن إرسال الأشخاص إلى المريخ سيتطلب طرقًا أفضل لحماية الناس من الإشعاع في الفضاء.
