Naučnici ne znaju jesu li promjene bile dobre ili loše, ali rezultati jedinstvene NASA-ine studije o blizancima postavljaju nova pitanja za ljekare jer svemirska agencija NASA, ali i druge agencije te čak privatne kompanije, žele poslati ljude na Mars.
Jednojajčani, preciznije, monozigotni blizanci Mark i Scott Kelly su obojica astronauti, penzionisani oficiri mornanice SAD, inženjeri, veterani svemirskih letova, ali i "zamorci" jedne opsežne studije slučaja koju je sprovela NASA. Naučnici su izmjerili mnoge parametre i uzeli uzorke od obojice braće prije nego je Scott otišao u misiju na Internacionalnu svemirsku stanicu (International Space Station, ISS) u oktobru 2015.
Scott se vratio na Zemlju u martu 2016. godine, a 1. aprila 2016. objavio da se penzioniše od NASA. Od njegovog povratka na Zemlju timovi naučnika za NASA analiziraju podatke o njegovom zdravstvenom stanju te ekspresiji gena i porede ove podatke sa stanjem kod Marka Kellyja.
Ovo je zaista jedinstvena studija jer su Mark i Scott jedini blizanci koji su astronauti, a studije monozigotnih blizanaca, čak i onda kada su to studije slučaja, od neprocjenjive su važnosti u nauci. Zapravo, u ovoj studiji bi Mark predstavljao „slijepu probu“, stanje genoma bez odlaska u svemir, dok je Scott varijabla. Poređenjem podataka o genomu dobijenih od Marka i Scotta naučnici će imati uvid u to šta se događa sa genima i njihovom ekspresijom prilikom boravka u svemiru. Na osnovu toga će se moći planirati duže misije u svemir i bolje ćemo razumjeti šta se događa sa ljudskim organizmom u svemiru.
Ispitivanja ovakvih blizanaca omogućila su naučnicima nešto što nije bilo moguće prije – da prate pojedinosti ljudske biologije, kako se geni astronauta uključuju i isključuju u prostoru drugačijem nego kod kuće. Jedna zagonetna promjena objavljena je u petak na jednoj naučnoj konferenciji: Kellyjev imunološki sistem bio je hiperaktiviran.
"To je kao da tijelo reaguje na tu vanzemaljsku sredinu", pomalo nalik na način na koji bi tijelo reagiralo s "tajanstvenim organizmom" unutra, rekao je genetičar Christopher Mason iz Medicinskog koledža Weill Cornell u New Yorku, koji je vodio studiju. Rekao je da ljekari to sada traže kod drugih astronauta.
Dugogodišnje istraživanje
Od početka istraživanja svemira, NASA je proučavala utjecaj boravka u svemiru na tijela astronauta, primjerice, gubitak koštane mase usljed beztežinskog stanja. Astroanuti su u svemiru obično oko šest mjeseci bez prekida. Kelly, koji je boravio na Međunarodnoj svemirskoj stanici (International Space Station, ISS), proveo je čak 340 dana u svemiru i postavio rekord u SAD-u.
"Nikada se nisam osjećao potpuno normalno u svemiru", rekao je Kelly u e-mailu Associated Pressu, navodeći uobičajeno oticanje tkiva, glavobolje i poteškoće s koncentracijom zbog dodatnog ugljičnog dioksida, kao i probavne smetnje uslijed mikrogravitacije.
No, ova je studija bila jedinstvena prilika da zaronimo na molekularni nivo i uporedimo situacije kod blizanaca. Potpuni rezultati ove studije još nisu objavljeni, ali istraživači konstatno izlaze sa novim otkrićima. Najnovije nalaze su predstavili u petak na sastanku Američkog udruženja za napredak nauke (American Association for the Advancement of Science, AAAS).
"Genska ekspresija"
Treba razumjeti kako geni jesu šifre za proteine koji ili grade naš organizam ili, kao enzimi, ubrzavaju biohemijske reakcije u organizmu, ali ne djeluju svi odjednom i svi u svakoj stanici. Pod sintagmom „genska ekspresija“ podrazumijevamo regulaciju genske aktivnosti, način molekularne interpretacije genetičkog koda, koji omogućava optimalno korištenje energije u stanici, bez njenog opterećenja. Neki geni u stanici postoje, ali su „zaključani“, nemaju ekspresiju, dok se drugi „zaključavaju“ i „otključavaju“ prema potrebi. Postoji zapravo mnogo nivoa i načina regulacije genske aktivnosti i naučnici tek sada bolje shvataju te mehanizme.
Mnogi geni Scotty Kellyja povezani s imunološkim sustavom postali su hiperaktivni, rekao je Mason. Ne radi se o promjeni DNK, već upravo ekspresiji gena, jer, kako se geni „isključuju“ i „uključuju“ tako povećavaju ili smanjuju proizvodnju proteina. Mason je izjavio kako je uočen porast markera u krvotoku koji koji je vezan za funkciju imunološkog sistema. U isto vrijeme, u Scottovoj krvi je pronađeno manje onih tipova stanica koji služe kako rana odbrana od virusa.
To što se aktivnost gena promijenila u svemiru nije iznenađenje - ona se svakako mijenja kao odgovor na sve vrste stresa, a boravak u svemiru jeste jedna vrsta stresa za organizam.
"Možete vidjeti kako se tijelo prilagođava promjenama u svom okruženju", rekao je Mason.
Međutim, postoji i jedna dobra vijest: gotovo sve se vratilo u normalu ubrzo nakon što se Scott Kelly vratio na Zemlju. Gotovo sve – upravo geni povezani sa funkcijom imunološkog sistema, „kao da imaju neku vrstu memorije ili tu potrebu da budu u stanju uzbune" čak i šest mjeseci kasnije, dodao je Christopher Mason.
"Sve u svemu, to je ohrabrujuće", rekao je Craig Kundrot, voditelj bioloških naučnih istraživanja za NASA-u. "Nema većih novih alarmantnih znakova. Vidimo promjene koje nismo nužno predvidjeli", ali u NASA ne znaju jesu li ove promjene u uzročno-posljedičnom odnosu.
Rusko iskustvo
Od četvorice Rusa koji žive u svemiru više od godinu dana, NASA je već znala da je moguće produžiti vrijeme boravka izvan Zemlje, rekao je Kundrot, dodajući: "Također težimo postići više nego što je moguće. Želimo da naši astronauti postignu više od pukog preživljavanja."
Na kraju, studija blizanaca daje NASA-i katalog stvari koje treba pratiti u budućim misijama kako bi se vidjelo reagiraju li drugi astronauti na isti način. Astronauti u budućim misijama će moći neka od ovih testiranja uraditi u svemiru, umjesto da zamrzavaju uzorke za naučnike i daju im ih kada se vrate na Zemlju, rekao je Mason.
Problemi sa imunološkim sistemom su poznati američkom astronautu Jerryju Linengeru, koji je proveo više od četiri mjeseca na ruskoj svemirskoj stanici Mir. Rekao je da nikada nije bio bolestan u orbiti, ali kada se vratio na Zemlju, izjavio je: „Vjerovatno sam bio bolesniji nego ikad prije."
Astronauti dolaze u orbitu s vlastitim mikrobiomom i izlažu se bakterijama drugih članova posade, a onda provedu sedmice u vrlo sterilnom okruženju svemirske stanice, pri čemu „nema izazova za imunološki sistav“, ispričao je Linenger.
NASA se nada kako će ljudsku misiju na Marsa lansirati za koju deceniju, te da će ova misija trajati oko 30 mjeseci.
Izloženost radijaciji
Radijacija je najveći razlog za zabrinutost. Misija bi izložila astronaute kozmičkom zračenju većem od NASA-inog sigurnosnog standarda. Prema Craigu Kundrotu, to je „samo malo više“.
Na Zemlji, pa čak i na ISS, Zemljino magnetsko polje štiti astronaute od velike radijacije. Međutim, Mars nema magnetno polje. Na putu prema Marsu i natrag ne bi bilo takve zaštite, ali tuneli ili staništa pokrivena prašinom bi mogla nešto malo pomoći na Marsu, rekao je Kundrot.
Kelly, koji navršava 55 godina ove sedmice, rekao je da bi rado otišao na Mars. Rekao je da put koji tako dugo traje ne bi mogao biti gori od onoga što je već iskusio.
