Joseph Norman
0 
1310
182
I et berømt Einsteinian tankeeksperiment kalt tvillingparadokset, ville en tvilling som gikk ut på en hvirvlende flytur gjennom verdensrommet, eldes saktere sammenlignet med tvillingen som ble igjen hjemme på Jorden, et resultat av tidsutvidelse når hun reiste nær lysfart.
Men forskere som studerer NASA-tvillingastronauter i et virkelighetsscenario fant noe motsatt: Astronaut Scott Kelly kan ha eldet litt raskere som et resultat av sin årlige stint på den internasjonale romstasjonen (ISS) sammenlignet med hans jordbror, Mark.
Husk at Albert Einsteins fysikksteorier er trygge; Scott Kelly reiste ikke selv i nærheten av lett hastighet. Det dreier seg om den biologiske virkeligheten at livet i bane - med farer som stråling, mikrogravitet, dårlig søvn og trange forhold - kan ta sin mengde på kroppen, akselerere aldringsprosessen og muligens øke risikoen for kreft. [7 hverdagslige ting som skjer underlig i verdensrommet]
Heldigvis for Scott Kelly og alle de andre modige sjeler som drar seg ut i verdensrommet, ser ikke disse dårlige effektene ut til å være ekstreme, og kroppen ser ut til å være i stand til å for det meste komme seg, ifølge den mest grundige analysen av NASA Twins Study, publisert i dag (april 11) i tidsskriftet Science.
NASA Twins Study
Muligheten til å studere de eneste kjente identiske tvillingene, enn si søsken, som begge har reist til verdensrommet var for stor til at NASA kunne gi opp. Mark fløy på fire NASA-romoppdrag, som hver varte under to uker, og trakk seg i 2011.
Scott fløy også på fire NASA-romoppdrag, og de tre første var korte. For det fjerde oppdraget sendte imidlertid NASA Scott til ISS i 342 dager i 2015. Målet var å studere helseeffektene av en lang romflukt, lik lengde som de ni månedene det ville ta å reise til Mars. Med Scott og Mark fant NASA de perfekte test- og kontrollpersonene, fordi brødrene deler samme DNA.
Tvillingene ble overvåket før, under og etter den nesten årlige flyvningen. Studien som ble publisert i dag representerer 10 separate undersøkelser - fra topp til bunn, det vil si fra hjernekognisjon og synshelse ned til endringer i tarmbakterier - utført av universitetsbaserte biomedisinske forskere som i stor grad er tilknyttet NASA.
Det viktigste funnet var at Scott stort sett kom seg fra sitt år i verdensrommet etter et helt år tilbake på jorden. Men når det er sagt, var det noen nysgjerrige observasjoner.
Telomerer og stråling
Mens du er i bane, økte faktisk lengden på Scotts telomerer - som er molekylære kapper på slutten av hvert kromosom - et tegn på omvendt aldring. Telomerlengden avtar vanligvis når vi eldes. Dette var den første overbevisende observasjonen av forlengelse av telomer, på jorden eller i verdensrommet, ifølge Susan Bailey, professor i strålkreftbiologi og onkologi ved Colorado State University og en av hovedetterforskerne på studien..
Men Scott mistet lengden av disse gevinstene når han kom tilbake til Jorden og kan faktisk ha varige skader på telomerene sine, sa Bailey. (Det er uklart hva som fikk Scott's telomerer til å forlenge seg i verdensrommet.)
"Scotts gjennomsnittlige telomerlengde etter flyturen stabiliserte seg til nær forhåndslysnivåene," fortalte Bailey. "Imidlertid hadde han mange flere korte telomerer etter flytur enn han gjorde før. Og det er der jeg tror den langsiktige helsekonsekvensen er - muligens med økt risiko for raskere aldring eller tilhørende aldersrelaterte patologier som hjerte- og karsykdommer og noen kreft."
I det minste opp til et år etter flyturen hadde Scott dvelende endringer i immunsystemet og DNA-reparasjonssystemene sammenlignet med preflight. [7 sykdommer du kan lære om fra en genetisk test]
"Vi vet ennå ikke om [det] er bra eller dårlig, men vi kan si at det virker som om prosessen med å tilpasse seg tilbake til jordens forhold tar litt tid," sa Christopher Mason, førsteamanuensis i fysiologi og biofysikk ved Weill Cornell Medicine i New York, også en hovedetterforsker på studien.
Mason fortalte at det også er ukjent om Scott har økt risiko for kreft på lang sikt som et resultat av hans eksponering for kosmisk og solstråling ombord på ISS. Både Mark og Scott ble diagnostisert og behandlet med hell for prostatakreft i 2007, et nikk til deres genetiske likhet. Scott har imidlertid beskrevet den potensielle trusselen om kreft fra romstråling som en tidsbombe som tikker inn i ham.
Langvarig romreise og helse
Til tross for at en prøvestørrelse på bare én, eller kanskje to, har NASA Twins Study store implikasjoner for å forstå helserisikoen ved langvarig romfart, sa Markus Löbrich, professor i strålingsbiologi og DNA-reparasjon ved Darmstadt University of Technology i Tyskland. Löbrich var ikke en del av studien, men skrev en tilhørende perspektivbit også publisert i tidsskriftet Science.
Löbrich fortalte at dyrebart lite er kjent om helseeffektene av romfart, men NASA Twins Study har tatt de første skritt for å tallfeste risikoen. Han sa at for eksempel telomerendringene er potensielt alvorlige og kan være et resultat av partikkelstråling. Strålingsdosen på et Mars-oppdrag kan være opptil fem ganger høyere enn på et ISS-oppdrag, så NASA trenger å tenke på måter å beskytte astronauter som reiser dit og tilbake, sa han.
Men Robert Zubrin, en stråleekspert og grunnlegger og president i Mars Society,fortalte at NASA Twins Study "støtter [s] saken om at stråling ikke er et showstopper for menneskelige Mars-oppdrag."
Zubrin, som ikke var involvert i studien, estimerte at stråledosen fra et år på ISS, delvis skjermet for sol- og kosmisk stråling, ville være ekvivalent med dosen fra en seks måneders tur til Mars, med den raskeste hastigheten som nåværende fremdriftsmetoder kan komme oss dit. At Scott Kelly ikke hadde noen øyeblikkelig dårlig effekt fra sitt årlige opphold på ISS, som er tilfelle for andre mennesker som har hatt sammenlignbar kumulativ stråleeksponering i verdensrommet, antyder godt for Mars-letingen, sa Zubrin.
Å komme til Mars raskere ville være det beste scenariet for å minimere helserisikoen. Reiser vi i nær lysfart, som Einsteins tvilling, skulle vi ankomme om noen minutter. Bortsett fra et så fantastisk fremdriftsgjennombrudd, må vi ta et oppgjør på seks til ni måneder. Takket være Scott og Mark Kelly er forskere nå mer sikre på at turen, uansett vanskelig, sannsynligvis ikke vil være dødelig.
- 5 grunner til aldring er kjempebra
- Topp 10 ting som gjør mennesker spesielle
- 7 måter sinn og kropp forandrer seg med alder
Følg Christopher Wanjek @wanjek for daglige tweets om helse og vitenskap. Wanjek er forfatteren av "Romfarere: Hvordan mennesker vil bosette månen, Mars og utover," fra Harvard University Press, våren 2020.