V znamenitem Einsteinovem miselnem eksperimentu, imenovanem paradoks dvojčka, bo dvojček, ki se je začel vrteti se skozi vesolje, počasneje staral v primerjavi z dvojčkom, ki je zapustil domov na Zemlji, posledica časovne širitve, ko potujeta s hitrostjo svetlobe.
Toda znanstveniki, ki so v resničnem scenariju preučevali Nasine astronavte dvojčke, so ugotovili nekoliko nasprotno: Astronavt Scott Kelly se je zaradi dolgoletne obstoja na Mednarodni vesoljski postaji (ISS) morda staral le nekoliko hitreje v primerjavi z bratom Markom Zemljem.
Upoštevajte, teorije fizike Alberta Einsteina so varne; Scott Kelly ni potoval niti blizu svetlobne hitrosti. Sporna je biološka resničnost, da lahko življenje v orbiti - z nevarnostmi, kot so sevanje, mikrogravitacija, slab spanec in utesnjeni pogoji - prevzame svoj davek na telo, kar pospeši proces staranja in morda poveča tveganje za nastanek raka.
Na srečo Scotta Kellyja in vseh drugih pogumnih duš, ki se odpravljajo v vesolje, se ti škodljivi učinki ne zdijo ekstremni in zdi se, da si telo lahko večinoma opomore, kaže najbolj temeljita analiza NASA Twin Study, objavljena danes (aprila 11) v reviji Science.
Nasina študija dvojčkov
Priložnost za preučevanje edinih znanih identičnih dvojčkov, kaj šele bratov in sester, ki sta oba potovala v vesolje, je bila prevelika, da bi se NASA lahko pomerila. Mark je letel v štirih vesoljskih misijah NASA, vsaka je trajala manj kot dva tedna, upokojil pa se je leta 2011.
Scott je letel tudi v štirih vesoljskih misijah NASA, prve tri pa so bile kratke. Nasa pa je NASA v četrto misijo leta 2015 poslala Scotta na ISS. Cilj je bil preučiti zdravstvene učinke dolgega vesoljskega leta, podobnega dolžine kot devet mesecev, potrebnih za potovanje na Mars. S Scottom in Markom je NASA našla popolne preiskovance in nadzornike, ker si brata delita isto DNK.
Dvojčka so spremljali pred, med in po skoraj celoletnem letu. Študija, ki je bila objavljena danes, predstavlja 10 ločenih raziskav - od zgoraj navzdol, torej od možganske kognicije in zdravja vida do sprememb v črevesnih bakterijah -, ki so jih izvedli univerzitetni biomedicinski raziskovalci, ki niso večinoma povezani z NASA.
Ključna ugotovitev je bila, da se je Scott večinoma okreval od svojega leta v vesolju po polnem letu nazaj na Zemlji. Toda to je bilo nekaj radovednih opazk.
Telomeri in sevanje
Medtem ko je v orbiti, se je dolžina Scottovih telomerov - to so molekularne kapice na koncu vsakega kromosoma - dejansko povečala, znak obratnega staranja. Dolžina telomera se s starostjo običajno zmanjšuje. To je bilo prvo prepričljivo opazovanje podaljšanja telomerja na Zemlji ali v vesolju, je povedala Susan Bailey, profesorica biologije in onkologije sevalnega raka na univerzi v državi Colorado in ena vodilnih preiskovalcev te študije.
Toda Scott je te dobičke izgubil v dolžini, ko se je vrnil na Zemljo in bi lahko v resnici imel trajne škode na svojih telomerih, je dejal Bailey. (Ni jasno, kaj je povzročilo, da se Scottovi telomeri podaljšajo v vesolju.)
"Scottova povprečna dolžina telomerov po letu se je stabilizirala in se približala ravni pred poletom," je Bailey povedal Live Science. "Vendar je imel po letu veliko več kratkih telomerov kot prej. In mislim, da je posledica tega dolgoročna zdravstvena posledica - verjetno tveganje za pospešeno staranje ali povezane s starostjo povezane patologije, kot so srčno-žilne bolezni in nekatere raka. "
Vsaj leto dni po letu je Scott imel dolgotrajne spremembe v svojem imunskem sistemu in sistemih za popravljanje DNK v primerjavi s preletom.
"Še ne vemo, ali je dober ali slab, vendar lahko rečemo, da se zdi, da postopek prilagajanja nazaj na pogoje na Zemlji traja malo časa," je dejal Christopher Mason, izredni profesor za fiziologijo in biofiziko na Weill Cornell Medicine v New Yorku, tudi vodilni preiskovalec študije.
Mason je za Live Science povedal, da tudi ni znano, ali je Scott dolgoročno izpostavljen večjemu tveganju za raka zaradi izpostavljenosti kozmičnim in sončnim sevanjem na krovu ISS. Tako Mark kot Scott sta leta 2007 diagnosticirala in uspešno zdravila raka na prostati, kar je njuna genetska podobnost. Scott je potencialno grožnjo raka zaradi vesoljskega sevanja opisal kot časovno bombo, ki tika v njem.
Dolgotrajna vesoljska potovanja in zdravje
Kljub velikosti vzorca samo enega ali morda dveh, ima NASA Twins študija široke posledice za razumevanje zdravstvenih tveganj dolgotrajnih potovanj v vesolje, je povedal Markus Löbrich, profesor sevalne biologije in popravljanja DNK na Darmstadt University of Technology v Nemčija. Löbrich ni bil del študije, vendar je napisal spremno perspektivno delo, objavljeno tudi v reviji Science.
Löbrich je za Live Science povedal, da je o vplivih vesoljskih potovanj na zdravje malo znanega, vendar je NASA-in študija dvojčkov naredila prve korake pri določanju tveganja. Dejal je, da so na primer spremembe telomera potencialno resne in bi lahko bile posledica sevanja delcev. Odmerek sevanja na misiji na Mars bi lahko bil do petkrat večji kot na misiji ISS, zato mora NASA razmisliti o načinih, kako zaščititi astronavte, ki potujejo tja in nazaj, je dejal.
Toda Robert Zubrin, strokovnjak za sevanje in ustanovitelj ter predsednik Marsove družbe, je za Live Science povedal, da Nasina študija dvojčkov "podpira primer, da sevanje ni razstavni pas za človeške misije na Mars."
Zubrin, ki ni bil vključen v študijo, je ocenil, da bo odmerek sevanja iz leta v letu na ISS, ki je delno zaščiten pred sončnim in kozmičnim sevanjem, enakovreden odmerku iz šestmesečnega potovanja na Mars, in to z največjo hitrostjo, trenutni načini pogona bi nas lahko pripeljali tja. Dejstvo, da Scott Kelly zaradi celoletnega bivanja na ISS ni pokazal takojšnjega škodljivega učinka, kot velja za druge ljudi, ki so imeli primerljivo kumulativno izpostavljenost sevanju v vesolju, je dobro za raziskovanje Marsa, je dejal Zubrin.
Hitrejša pot na Mars bi bila najboljši scenarij za zmanjšanje zdravstvenih tveganj. Če potujemo s skoraj svetlobno hitrostjo, kot je Einsteinov dvojček, bi prispeli čez nekaj minut. Če bomo preprečili tako fantastičen pogon, bomo morali poravnati šest do devet mesecev. Zahvaljujoč Scottu in Marku Kellyju so znanstveniki zdaj bolj prepričani, da potovanje, čeprav naporno, verjetno ne bo smrtonosno.
Sledite Christopherju Wanjeku @wanjek za vsakodnevne tvite o zdravju in znanosti. Wanjek je avtor knjige "Vesoljci: Kako bodo ljudje naselili Luno, Mars in naprej," iz Harvard University Press, pomlad 2020.
