زندگی در فضا – شگفت انگیز یا وحشتناک؟

مقایسه اثرات زندگی روی زمین و در فضا بر روی مارک و اسکات کِلی

اسکات و مارک کِلی (Scott & Mark Kelly) ، برادران دوقلوی ناسا ، به مدت یک سال به طور جداگانه در فضا و روی زمین زندگی کردند. همزمان با لذت بردن مارک از بازنشستگی خود در شهر  توسان، برادرش اسکات در ارتفاع 400 کیلومتری از سطح زمین، در گرانش صفر ایستگاه فضایی بین‌المللی شناور بوده است.

ده گروه از محققین، شرایط مختلف بدنی (از جمله فیزیولوژی، ژنتییک و توانایی‌های حافظه) این دوقلوها را قبل، حین و پس از یک سال زندگی جداگانه در دو محیط متفاوت فضا و زمین بررسی کردند. کوچک‌ترین تفاوت در سلول‌های این دو برادر، که ممکن بود از زندگی 340 روزه‌ی اسکات در فضا نشأت گرفته باشد، دانشمندان را به سر ذوق می‌آورد. برخی از آشکارترین سرنخ‌های تفاوت بین این دو برادر نادیده گرفته شد و اکنون، یک پژوهش جامع در مجله‌ی Science منتشر شده است و نتایج آن، نشان می‌دهند که زندگی طولانی‌مدت در فضا باعث فعال شدن عوامل استرس‌زا در بدن می‌شود. این عوامل می‌توانند روی ژن‌ها تاثیر منفی داشته، سبب افزایش شدت فعالیت دستگاه ایمنی بدن شده یا اینکه باعث آسیب دیدن بخش توانایی‌های فکری و حافظه‌ی انسان بشوند. هنوز مشخص نیست که این عوامل استرس‌زا، دارای پیامدها و عواقب طولانی‌مدت و مضرر برای سلامتی بدن هستند یا خیر.

سوزان بِیلی، زیست‌شناس تابشی از دانشگاه کلرادو که سرگروه یکی از تیم‌های تحقیقاتی بوده است، می‌گوید:" این کلی‌ترین نگاهی است که ما تاکنون به واکنش‌های بدن انسان در فضا داشته‌ایم."

شگفت‌انگیز: اسکات کِلی در حال گذراندن زمان خود در فضا با انجام تست‌های روان‌شناختی. هدف او، اندازه‌گیری میزان تأثیر زندگی در فضا روی واکنش‌ها، حافظه و توانایی‌های ذهنی‌اش بوده است.

اسکات پس از ورود به فضا در مارس 2015، بلافاصله نمونه‌های خونی خود را به زمین ارسال کرد. این نمونه‌ها، نشانه‌هایی اپی‌ژنتیکی در بیش از 1000 ژن نشان دادند که در نمونه‌های خونی او پیش از رفتن به ایستگاه فضایی یا حتی در نمونه‌های مارک نیز یافت نشده بود. با افزوده یا حذف شدن این نشانه‌های شیمیایی، ژن فعال یا غیرفعال می‌شود و این امکان وجود دارد که این نشانه‌ها، توسط شرایط محیطی برگشت‌پذیر به وجود آمده باشند. تیم بِیلی متوجه شد ژن‌هایی که بیشترین تاثیرپذیری را داشته‌اند، در اصلاحات دی‌ان‌اِی، طول تلومرها و تیپ‌های کروموزوم‌ها نقش مهمی ایفا می‌کرده‌اند.

به دلیل شرایط ضعف گرانش و محیط پر از تشعشع فضا، انتظار می‌رفت که اندازه‌ی تلومرها کوتاه‌تر شود. اما پس از اندازه‌گیری تلومرهای اسکات، معلوم شد که آن‌ها به میزان شگفت‌آور 14.5 درصد رشد داشته‌اند! اندازه‌ی تلومرهای اسکات در 48 ساعت اول بازگشت او به زمین در مارس 2016 به میزان طبیعی خود برگشتند. تیم تحقیقات مربوطه در مجلهScience  گزارش می‌کند که پس از بازگشت اسکات، تلومرهای او به کاهش اندازه ادامه دادند و حتی از حالت عادی خود نیز کوتاه‌تر شدند.

بِیلی می‌گوید :" در اینجاست که ما احساس می‌کنیم اسکات در معرض خطر قرار گرفته است." در کنار مسن‌تر شدن اسکات، کوتاه شدن تلومرهای او می تواند احتمال ابتلا به بیماری‌های قلبی عروقی و سرطان را افزایش بدهد.

در اولین روزهای اسکات در فضا، ژن‌هایی از بدن او که در تعادل سیستم ایمنی‌اش نقش داشتند به حالت فعال درآمدند. کریستوفر مِیسون، متخصص ژنومیک عملکردی در دانشگاه کورنل معتقد است هنگامی که بدن وارد شرایط فضا می‌شود، "دستگاه ایمنی به صورت آماده‌باش درآمده و سعی می‌کند محیط جدید دور و بر خود را بفهمد و شناسایی کند". تیم مِیسون ژن‌هایی را بررسی کرد که طی سفر فضایی اسکات تحت تأثیر قرار گرفته بودند.

سلفی فضایی : سلفی اسکات کِلی در ایستگاه فضایی بین‌المللی. حین تحقیق ناسا روی دوقلوها، او 340 روز را در فضا، در این ایستگاه گذراند.

همچنین، کروموزوم‌های اسکات دچار تغییرات ساختاری نسبتا زیادی شدند. تیم دیگری از محققان متوجه شد که بخش‌هایی از کروموزوم‌ها مبادله شده، چرخیده یا حتی ترکیب شده‌اند. تغییراتی از این جمله می‌توانند به ناباروری یا سرطان منجر شوند. مایکل سنیدر از دانشگاه استنفورد که اعضای تیمش روی متابولیسم و پروتئین‌های دوقلوها تحقیق می‌کردند ، گفته است : "این تغییرات واکنش‌های طبیعی و ضروری بدن به عوامل استرس‌زا هستند." او همچنین می‌گوید که ذرات پرانرژی فضا و تابش‌های کیهانی موجود در آن مسبب تغییرات در کروموزوم‌های اسکات می‌باشند.

پس از برگشت اسکات به زمین، اکثر اندام‌هایی که در آن ها تغییراتی رخ داده بود، به حالت عادی خود بازگشتند. برای مثال، حدود 91 درصد از ژن‌ها تا شش ماه پس از بازگشت اسکات به زمین به عملکرد طبیعی و عادی خود برگشتند اما 9 درصد دیگر در حالت فضایی باقی ماندند. حتی دستگاه ایمنی بدن او هنوز در حالت آماده‌باش باقی مانده بود. ژن‌های تصحیح دی‌ان‌اِی همچنان فعال بودند و در برخی کروموزوم‌ها بی‌نظمی مشاهده می‌شد. به علاوه، تست‌هایی که برای امتحان میزان سرعت و دقت اسکات در حافظه‌ی کوتاه مدت او و مسائل منطقی‌اش از او گرفته شد، نشان داد که توانایی‌های شناختی‌ او نسبت به زمان پیش از سفرش ضعیف‌تر شده است.

مشخص نیست که سفر فضایی طولانی مدت اسکات، به تنهایی عامل تمامی نتایج به دست آمده باشد. یکی از دلایل این عدم قطعیت، انجام شدن آزمایشات روی تنها "یک" فرد است. سنیدر می‌گوید:" خط آخر: هنوز خیلی چیزها را نمی‌دانیم."

شاید در ماموریت‌های دیگری بتوان پاسخ برخی سوالات را پیدا کرد. در اکتبر، ناسا حمایت مالی خود را از 25 پروژه‌ی جدید اعلام کرد که هر کدام از این پروژه ها می‌توانند از پس فرستادن 10 فضانورد برای ماموریت‌های فضایی جدید بر بیایند. اما برای آشکارسازی دقیق میزان تأثیر فضا روی بدن انسان، به سفرهای طولانی‌تر و دوری از میدان مغناطیسی زمین نیاز است. میدان مغناطیسی زمین، انسان را از تابش‌های خطرآفرین برای دی‌ان‌ای او محافظت می‌کند که این تابش‌ها معمولا از بادهای خورشیدی و پرتوهای کیهانی نشأت می‌گیرند. یک سفر به مریخ که حدودا 30 ماه به طول می‌انجامد انسان را از این میدان نیز فراتر می‌برد و ممکن است اثرات دیگری روی بدن او به جا بگذارد.

فضانوردانی که به ماموریت‌های ماه رفته‌اند ، تنها کسانی هستند که از میدان مغناطیسی زمین خارج شده‌اند. ماموریت آن ها نیز سفری طولانی نبوده و تنها چند روز زمان برده‌است. هیچ کس حتی یک سال را دور از میدان مغناطیسی زمین نگذرانده، چه برسد به 2 سال و نیم!

مارکوس لبریچ، زیست‌شناس تابشی از دانشگاه صنعتی دارمستات آلمان معتقد است که یک راه برای رفتن به چنین کاوش‌های طولانی‌مدتی در فضا، می‌تواند توسعه‌بخشی فناوری‌هایی برای انتقال و بازگرداندن سریع‌تر فضانوردان باشد.

لبریچ می‌گوید با اینکه نتایج تحقیق روی دوقلوها شگفت‌انگیز است، اما به طور مکرر به آماده نبودن ما برای سفرهای فضایی طولانی‌ مدت اشاره دارد. او می‌گوید که ناسا برای اینکه بتواند افرادی را به مریخ بفرستد "باید به اقدامات پیشگیرانه و متقابل به طور جدی فکر کنند" تا تابش را شکست دهند.

منبع:

www.sciencenews.org