Вы когда-нибудь задумывались, что именно происходит с человеческим телом, когда оно находится в космосе в течение длительного периода времени? Основываясь только на голливудских постановках, мужчины и женщины, которые путешествуют по галактике, кажутся всегда в порядке к тому времени, когда они возвращаются на Землю, но так ли везет астронавтам на самом деле? НАСА поставило перед собой задачу выяснить это, и результаты могут вас удивить.
В новом знаковом исследовании ДНК, только что опубликованном в выпуске журнала Science от 12 апреля 2019 года, исследователи из Джона Хопкинса, Стэнфорда и других учреждений показывают, что после года пребывания в космосе астронавт Скотт Келли не испытал серьезных долгосрочных отличий от своего эпигеном (также известный как запись химических изменений ДНК ) по сравнению с эпигеномом его брата-близнеца, кандидата в Сенат от Аризоны Марка Келли , который прочно обосновался на Земле. (Марк - муж бывшей женщины-конгрессмена Габби Гиффордс, в которую стреляли в упор во время учредительного собрания, прошедшего на открытом воздухе в Касас-Адобес, штат Аризона.)
Хотя ученые, стоящие за исследованием, говорят, что последствия их работы еще не совсем ясны, похоже, дополнительные исследования геномов космонавтов в космосе могут помочь предсказать, какие уникальные проблемы со здоровьем могут им угрожать.
«Исследование близнецов стало важным шагом к пониманию эпигенетики и экспрессии генов в космических полетах человека», - говорится в заявлении Дж. «Это помогло проинформировать о необходимости персонализированной медицины и ее роли в поддержании здоровья астронавтов во время исследования глубокого космоса, поскольку НАСА отправляется на Луну и отправляется на Марс».
Тела в космосе
Вот что нужно делать с помещением вашего тела в космос : оно подвергает вас вредным ультрафиолетовым лучам , радиации, ограниченному питанию и упражнениям, пониженной гравитации, нарушенным циклам сна и неизвестному количеству других потенциальных опасностей. И хотя ученые потратили десятилетия на изучение воздействия космических путешествий на космонавтов, большинство из этих мужчин и женщин совершали миссии, которые длились максимум шесть месяцев. Чтобы отправиться куда-нибудь, например, на Марс, миссии должны быть намного дольше, и ученые говорят, что очень важно понимать влияние этих сверхрасширенных миссий на человеческое тело.
«Это рассвет человеческой геномики в космосе», - говорится в заявлении Эндрю Файнберга, доктора медицины, заслуженного профессора медицины, биомедицинской инженерии и психического здоровья Bloomberg Университета Джонса Хопкинса . «Мы разработали методы для проведения этих типов геномных исследований человека, и нам следует проводить больше исследований, чтобы сделать выводы о том, что происходит с людьми в космосе».
Когда ученые говорят об изменениях эпигенетики , они имеют в виду химические изменения ДНК. Эти крошечные изменения могут иметь большое влияние на здоровье человека, влияя на способ экспрессии генов, но они не влияют на сам генетический код. Потенциальные проблемы возникают, когда эпигенетические изменения происходят в неподходящее время или в неподходящем месте и, в свою очередь, вызывают включение или выключение определенных генов в неподходящее время и в неподходящем месте.
Основным преимуществом этого нового исследования является тот факт, что оно изучает однояйцевых близнецов, у которых от природы идентичный генетический материал. Но в то время как испытуемые дают редкую и уникальную возможность заглянуть в потенциал долгосрочных генетических изменений в космосе, исследователи быстро признают, что крошечный размер выборки означает, что необходимы дополнительные исследования. «Поскольку в нашем исследовании участвуют всего два человека, мы не можем сказать, что эти изменения связаны с самим космическим путешествием», - сказал Файнберг . «Нам нужно больше исследований космонавтов, чтобы сделать такие выводы».
Методология исследования близнецов
Методология исследования включала сбор образцов крови, физиологических данных и когнитивных измерений у каждого близнеца Келли в различные моменты в течение 27-месячного периода, до, во время и после годичного космического полета Скотта. Если вам интересно, как в мире (или во вселенной) образцы Скотта достигли ученых из космоса, они были доставлены с помощью ракеты (да, серьезно).
В будущем ученые надеются обрабатывать и хранить образцы на самой Международной космической станции, но для целей этого исследования образцы были отправлены обратно на Землю и обработаны в течение 48 часов. Затем Файнберг и его команда исследовали геномы братьев в поисках эпигенетических изменений, уделяя особое внимание двум типам белых кровяных телец и исследуя процесс, называемый метилированием, который происходит, когда химические изменения, называемые метильными группами, добавляются к ДНК.
Вообще говоря, у Скотта было примерно столько же эпигенетических изменений, сколько у его близнеца. Самая большая разница наблюдалась через девять месяцев после космической миссии Скотта, когда 79 процентов его ДНК было метилировано (когда метил добавлен к ДНК) по сравнению с 83 процентами ДНК Марка. Места метилирования были разными у обоих мужчин; Метилирование Скотта появилось рядом с генами в ответе иммунной системы, что, по мнению исследователей, коррелирует с дополнительными данными, которые обнаружили, что у Скотта увеличились маркеры, связанные с воспалением.
«Приятно видеть, что ни у Марка, ни у Скотта не было массового нарушения эпигенома», - заявила в своем заявлении Линдси Риццарди, бывший докторант / нынешний старший научный сотрудник Института биотехнологии Гудзона-Альфа . «Тем не менее, поскольку в исследовании участвуют всего два человека, мы ограничены в выводах, которые мы можем сделать о влиянии космических путешествий на геном. Но результаты дают нам ключ к разгадке того, что мы должны изучить более внимательно в будущих исследованиях космонавтов. "
Вот это интересно
Еще одна странная вещь произошла со Скоттом в космосе: изменилась форма одного из его глазных яблок. К тому времени, когда он вернулся на Землю, его нерв сетчатки и складки в сосудистой оболочке, окружающей глаз, стали толще. Подобные изменения наблюдались раньше у других мужчин-космонавтов, но не у женщин.
