نتایج مطالعه ناسا روی تغییرات ژنتیکی دوقلوهای فضانورد

به نقل از Popular science، دانشمندان برای دستیابی به اطلاعاتی درباره قرار دادن دو فرد در دو مکان در زمان واحد، دوقلوها را مورد مطالعه قرار می‌دهند اما یافتن دوقلوهای همسان سخت است،  به ویژه دوقلوهایی که هر دو فضانورد باشند. 

اسکات و مارک کلی، فضانوردان دوقلوی ناسا هستند که مورد آزمایش قرار گرفتند؛ اولین مطالعه طولی در نوع خود که در آن یکی از برادران (اسکات) یک سال را در ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) گذراند و دیگری (مارک که قبلا از پرواز‌های فضایی بازنشسته شده بود) همان ۱۲ ماه را در زمین گذراند. در آن سال و در سال‌های پس از آن، نمونه‌هایی از خون، ادرار و مدفوع این دو نفر به منظور کمک به محققان در درک چگونگی واکنش بدن انسان به زندگی در فضا مورد آزمایش‌های فیزیولوژیکی و پزشکی قرار گرفت.

یکی از موانع اصلی درک چگونگی تاثیر فضا بر بدن انسان تاثیر هر گونه تغییری است که در پرواز فضایی رخ می‌دهد، به عنوان مثال یک جهش خفیف در DNA یک فضانورد می‌تواند ناشی از زمان سپری شده در گرانش صفر یا تشعشع اضافی باشد، یا می‌تواند ناشی از هر تعدادی از شرایط محیطی باشد که می‌تواند بر روی زمین نیز تاثیر بگذارد، اما اگر این تغییر خاص در یکی از قل‌ها که یک سال را در فضا گذرانده است (به طور دقیق ۳۴۰ روز) دیده شود و هیچ تغییر قابل مقایسه‌ای در قلی که همان سال را در زمین گذرانده است رخ ندهد، محققان با قاطعیت بیشتری در مورد تاثیر فضا بر تغییرات بدن اظهار نظر خواهند کرد.

سوال نهایی این است که بدن انسان در طول سفر‌های طولانی مدت فضایی چگونه مقاومت می‌کند. ناسا برنامه‌های آزمایشی برای ماموریت‌های مریخ و سفر‌های برگشت به ماه دارد که به معنای زمان بیشتری در فضا نسبت به سفر‌های سریع به ایستگاه فضایی بین‌المللی است که ما را برای آن آماده کرده است. دانستن اینکه آیا بدن ما می‌تواند این فشار را تحمل کند بسیار مهم است.

بنابراین، یک سال در فضا واقعا با بدن چه می‌کند؟ به طور کلی نتایج این مطالعه روی دوقلو‌ها نشان می‌دهد که برای یک سال، سلامت انسان را می‌توان در طول این مدت پرواز فضایی حفظ کرد. بسیاری از تغییرات موقتی بودند و به آرامی پس از بازگشت به زمین متوقف شدند، در حالی که برخی دیگر هنوز باقی مانده‌اند. درک همه این تغییرات زمان می‌برد، اما این چیزی است که در حال حاضر می‌دانیم.

تغییر طول تلومرها در فضا

تلومر‌ها مولکول‌هایی هستند که در انتهای بخش‌های DNA قرار دارند و از آن‌ها در برابر آسیب و تخریب محافظت می‌کنند. افزایش سن و همچنین عوامل دیگری مانند استرس و تغییرات محیطی می‌توانند این روند را تسریع کنند. برخی از محققان حدس می‌زنند که عامل استرس زای فضا باعث تخریب تلومر‌های کلی می‌شود، این در حالی است که نتایج آزمایش‌ها چیز دیگری را نشان می‎داد؛ آن‌ها طولانی شدند. محققان شاهد افزایش فعالیت پروتئین‌هایی بودند که طول تلومر را تنظیم می‌کردند.

اینکه چرا این طور است هنوز کاملا مشخص نیست. محققان می‌دانند که پیروی از یک رژیم غذایی سالم و رژیم ورزشی، می‌تواند این تاثیر را بر تلومر‌ها داشته باشد. فضانوردان برای مقابله با آتروفی عضلانی و استخوانی فضا به برنامه‌های تغذیه‌ای و برنامه‌های تمرینی سخت‌گیرانه پایبند هستند، بنابراین برخی از آن‌ها ممکن است در واقع سبک زندگی سالم‌تری نسبت به روی زمین داشته باشند؛ همچنین این امکان وجود دارد که تغییر شدید شرایط محیطی باعث شود بدن او سلول‌های جدیدی با تلومر‌های طولانی‌تر را به عنوان مکانیزم محافظتی تولید کند.

تغییر فعالیت ژن

فعالیت ژن‌های ما که منجر به تغییرات دائمی در DNA ما می‌شود، همیشه تغییر می‌کند. هنگامی که این اتفاق می‌افتد برخی از پروتئین‌ها فعال‌تر و برخی کمتر می‌شوند. این بخشی از فرآیند پیری است. برخی از تغییرات ژنی می‌توانند منجر به بیماری شوند در حالی که برخی دیگر می‌توانند منجر به افزایش تناسب اندام یا سلامت قلبی عروقی شوند، اما فعالیت ژن‌ها می‌تواند زمانی که افراد در معرض تشعشعات قرار می‌گیرند نیز تغییر کند، پرتو‌هایی که در سفر‌های فضایی به دلیل عدم محافظت در برابر زمین بسیار زیاد است. اسکات کلی شاهد افزایش فعالیت در بسیاری از ژن‌ها بود که در برادرش مارک غیر فعال باقی ماندند.

دانشمندان حدس می‌زنند این تغییر در فعالیت حداقل تا حدی با میزان قرار گرفتن اسکات کلی در معرض تشعشعات در مقایسه با برادرش مرتبط باشد.  افزایش قرار گرفتن در معرض تابش ممکن است باعث شود سلول‌ها تلاش کنند خود را ترمیم کنند و در نتیجه فعالیت ژن خاصی را افزایش دهند.

تغییرات ژنتیکی دیگری مانند جهش‌های DNA نیز در اسکات کلی وجود داشت که در برادرش وجود نداشت. در حالی که این تغییرات بلافاصله نگران کننده نیستند، فعالیت آن‌ها در طول زمان می‌تواند شانس ابتلا به سرطان را افزایش دهد. زمانی که افراد بیش از یک سال را در فضا سپری می‌کنند، این موضوع می‌تواند بسیار نگران کننده‌تر باشد، زیرا این جهش‌ها انباشته می‌شوند.

باکتری‌های تغییر یافته بدن

میکروب‌هایی که در بدن و روی بدن ما زندگی می‌کنند (چیزی که دانشمندان آن را میکروبیوم می‌نامند) می‌توانند تاثیر قابل توجهی بر سلامت ما داشته باشند. آن‌ها بر هضم تاثیر می‌گذارند، متابولیسم ما را تحت تاثیر قرار می‌دهند و همچنین می‌توانند در سیستم ایمنی، استخوان، ماهیچه و سلامت مغز ما نقش داشته باشند. برای درک چگونگی زنده ماندن میکروب‌های ساکن در فضا، محققان نمونه‌های مدفوع «کلی» را قبل، در طول و بعد از روز‌های او در فضا گرفتند و آن‌ها را با مدفوع دوقلوی او مقایسه کردند.

آن‌ها دریافتند در حالی که باکتری‌های روده به‌ویژه زمانی که او در فضا بود به شدت تغییر می‌کرد، میکروبیوم به سرعت پس از بازگشت به زمین به سطوح طبیعی‌تر برمی‌گشت. او هیچ گونه از دست دادن عمده‌ای از تنوع باکتریایی که دانشمندان فکر می‌کنند بخش مهمی از یک میکروبیوم سالم است در طول این فرآیند تجربه نکرد؛ و این واقعیت که پس از بازگشت او به خانه، همه چیز به سرعت به حالت عادی برگشت، نشان می‌دهد که این آشفتگی روده اثرات طولانی مدت جدی نخواهد داشت.

بیشتر بخوانید 

• سفر فضایی پیری را تسریع می‌کند

با تمام این اطلاعات جدید، محققان می‌توانند شروع به پرسیدن سوالات دقیق‌تر و مستقیم‌تر در مورد چگونگی سازگاری بدن با فضا و پاسخ دادن بهتر به اینکه آیا سفر انسان به مریخ ایمن یا عاقلانه است یا خیر داشته باشند؛ محققان همچنین می‌توانند روی راه‌هایی برای مبارزه با این تغییرات چه از طریق دارو‌های جدید یا سایر مداخلات کار کنند و هدف نهایی این است که همه پرواز‌های فضایی صرف نظر از اینکه چقدر طول بکشد، ایمن‌تر و کمتر پیچیده شوند.