Длительная экспедиция на Марс несомненно кардинально повлияет на здоровье астронавтов. Например, что произойдет с самой базовой составляющей человека – ДНК? Ученые NASA провели любопытное исследование. Скотт и Марк Келли — однояйцевые братья-близнецы, астронавты, которые приняли участие в эксперименте: Скотт отправился на МКС вместе с другими космонавтами на 340 суток, а Марк остался на Земле. Это была часть большого проекта Twin Study по изучению влияния космических условий на здоровье человека. Эксперимент с близнецами напоминает «парадокс близнецов» - мысленный эксперимент из теории относительности Эйнштейна. Один из выводов этой теории утверждает, что при движении со скоростью близкой к скорости света время замедляется. Значит Скотт, проведя год на орбите, должен вернуться моложе брата. На МКС скорость и близко не приближается к скорости света, но эксперимент все равно интересен. С 2015 по 2016 год астронавт Скотт Келли находился на борту МКС в течение 340 дней подряд. Основной генетический код Скотта не изменился, но среда космической станции повлияла на экспрессию генов. Экспрессия - это активность генов. Экспрессия некоторых генов находится на невысоком уровне, а у других степень экспрессии высокая. Экспрессия генов не измеряется в категориях - хорошая или плохая, каждый из генов имеет свою собственную экспрессию. Но известно, что экспрессия генов с возрастом меняется. Поэтому так важно понять, что же произойдет с организмом при длительном полете. Ученые обнаружили, что экспрессия генов астронавта больше не совпадает с экспрессией его идентичного близнеца. Изменение гравитации, относительно высокий уровень углекислого газа, периодические скачки излучения, изменяют способ считывания ДНК. Ведущий эксперимента Кристофер Мейсон говорит, что эти изменения произошли в важных биологических путях, имеющих отношение к образованию костей и иммунной системе, которая образно говоря, перешла в режим «повышенной готовности».
93% генетической экспрессии Скотта Келли нормализовалось, как только он вернулся на Землю. Однако, подмножество из несколько сот «космических генов» начали восстанавливаться только по прошествии двух лет после полета. Подобные изменения происходят у людей в экстремальных ситуациях, например, у альпинистов, водолазов. Но, это краткосрочные флуктуации. А первый полет на Марс все-таки три года. Такой полет не только поменяет мировоззрение, но и изменит экспрессию генов.
Конечно, это всего лишь один эксперимент. Астронавты – близнецы, это редкость, поэтому повторить эксперимент трудно. Но исследования продолжаются. Для анализа у космонавтов собирается жидкая биопсия (бесклеточные образцы ДНК и РНК из крови), измеряют метаболиты (необходимые для поддержания жизни), цитокины (секретируемые клетками иммунной системы) и белки (рабочие лошадки внутри каждой клетки) до, во время и после полета.
Кроме этого, у Скотта Кейли наблюдали изменения в длине теломер. Это специфические окончания хромосом. Считается, что с возрастом длина теломер уменьшается. За год в космосе у астронавта произошло увеличение длины, а после полета быстро все нормализовалось. Кроме этого меняется свертываемость крови, наблюдается гиперреактивность иммунной системы, увеличивается количество митохондрий в крови.
Техническая часть полета почти готова. Но мы находимся только в начале нашего понимания того, как космический полет влияет на молекулярный уровень человеческого организма. Без этого понимания лететь бессмысленно. Однолетняя миссия Скотта Келли, это маленькая ступенька к трехлетней миссии на Марс.
