Per visą kosminių tyrimų istoriją buvo sukaupta mažai duomenų apie tai, kaip ilgas buvimas kosmose veikia žmonių sveikatą. Vos 8 žmonės iš 559 pabuvojusių kosmose praleido ten daugiau nei 300 dienų. Tuo metu kitas žmonijos žingsnis užvaldant kosmosą – skrydžiai į Marsą ir dar toliau – pareikalaus daug ilgesnio buvimo neįprastoje žmogui erdvėje. Kaip ilgi metai kosmose pakeis žmogų? Ar įmanoma, praleidus pusantrų ar du metus kosmose, susidurti su netikėtais bei nemaloniais faktoriais, kurių neįmanoma įžvelgti trumpalaikėse misijose?
NASA eksperimentas su dvyniais nesuteikia atsakymų į visus klausimus, nes iš dviejų žmonių negalima daryti toli siekiančių išvadų. Tačiau ši patirtis padėjo suprasti, kokių pokyčių savo organizmuose astronautai gali tikėtis labiausiai.
Atliko 317 kraujo, šlapimo ir išmatų tyrimų
„Dvynių eksperimento“ dalyviais tapo Scottas ir Markas Kelly. Tyrimo metu jiems buvo po 50 metų. Jie vienu metu buvo atrinkti į astronautų parengimo grupę 1996-aisiais ir per vėlesnius 15 metų atliko po 4 skrydžius į kosmosą. Scottas kosmose praleido daugiau laiko už Marką – 180 prieš 54 paras. Abu dvyniai iki eksperimento pradžios nedalyvavo kosminiuose skrydžiuose net ketverius metus, o į kosmosą išleistas buvo būtent Scottas.
Vienas iš dvynių kosmose praleido 340 dienų, kartu su rusų astronautu Michailu Kornijenka. Tuo metu Markas atliko tuos pačius medicininius testus NASA bazėje Žemėje, rašoma sciencemag.org.
Identiški astraunautai-dvyniai tapo tikru „lobiu“ mokslininkams. Eksperimente jie dalyvavo abu būdami faktiškai idealios sveikatos būklės, nors dėl didesnio skrydžių stažo Scottui ir atsirado problemų su regėjimu. Tačiau tai nesutrukdė mokslininkams pasinaudoti identiškais genetiniais duomenimis pasižyminčiais dvyniais. Mokslininkams pavyko nustatyti kaip po skrydžio į kosmosą pasikeičia fiziologiniai rodikliai, genų ekspresija ir imuninės sistemos veikla.
Eksperimentas tęsėsi ilgiau, negu pats S. Kelly ir M. Kornijenkos skrydis į TKS 2015-2016 metais. Viso dvynių duomenys buvo analizuojami 27 mėnesius: buvo surinkti 317 šlapimo, išmatų ir kraujo tyrimų pavyzdžiai, Žemėje ir orbitoje, fizinės ir kognityvinės būsenos tyrimai. Tyrimą vykdė 84 įvairių sričių mokslininkai.
Patvirtino jau žinomus faktus
Daugelis eksperimento rezultatų patvirtino stebėjimus, kurie buvo atliekami ir su ankstesniais astronautais, pabuvojusiais TKS. Tarp jų – arterinio spaudimo sumažėjimas visos misijos kosmose metu ir arterijų sienelių sustorėjimas, panašus į pokyčius esant aterosklerozei. Baltymų kiekis, susijęs su kraujagyslių sienelių sustorėjimu, pas Scottą buvo didesnis visos misijos metu (tačiau po skrydžio jis grįžo į pirminę „normalią“ būklę). Mokslininkai mano, kad ilgesnių misijų kosmose metu astronautams gali išsivystyti su tuo susijusios ligos, todėl bus būtina tam suteikti ypatingą dėmesį.
Tyrimas padėjo patvirtinti ir kosminės radiacijos TKS poveikį žmogaus DNR. Palyginus su jo broliu, pas Scottą aptiktos gausios chromosomų mutacijos – inversijos ir perkėlimai. Šie pokyčiai išlieka ir po skrydžio, kas įrodo kosminės radiacijos poveikį DNR.
Dar vienas žinomas tokių skrydžių poveikis – kūno masės sumažėjimas. S. Kelly neteko net 7 proc. kūno masės. Jis taip pat pradėjo prasčiau matyti, o tai sieja su netolygiu skysčių pasiskirstymu nesvarbumo būklėje – kraujas faktiškai „liejasi“ į galvą. Nepaisant to, kad arterinis spaudimas yra sumažėjęs, tačiau galvos srityje esančiose kraujagyslėse jis išauga.
Kognityvinių funkcijų tyrimai parodė, kad misijos metu Scotto greitis ir tikslumas sprendžiant įvairias užduotis iš esmės atitiko jo brolio rodiklius, o gebėjimas orientuotis aplinkoje buvo net geresnis. Tačiau visi rodikliai nukrito po skrydžio ir tokie laikėsi dar pusmetį. Mokslininkų manymu, tai galėjo nulemti stresas, patirtas leidžiantis, ir didelis užimtumas pirmąjį pusmetį ant Žemės.
Geroji naujiena Scottui: skrydis nepakeitė jo imuninės sistemos veikimo. Misijos metu tirdami jo kraujo mėginius mokslininkai nustatė didesnį uždegimo rodiklį, tačiau skiepas nuo gripo veikė lygiai taip pat, kaip ir jo dvynį Žemėje. Labiausiai rodikliai pasikeitė jau Scottui grįžus į Žemę. Mokslininkai tai sieja su organizmo gynybine reakcija į didžiulį stresą sukeliantį nusileidimą.
Dvynių virškinimo trakte buvo vienodas kiekis mikrofloros tiek orbitoje, tiek ir ant Žemės. Mokslininkai manė, kad dėl vienodo maisto TKS mikrobų populiacija pas astronautą bus mažesnė. Tačiau skirtumas buvo pastebimas tik tame, kiek įvairių rūšių bakterijų pas juos buvo, o ne bendrame jų kiekyje.
Negrįžtami pokyčiai
Tačiau kelis eksperimento rezultatus mokslininkai išskyrė kaip ypač netikėtus. Anksčiau trumpalaikių skrydžių metu jau buvo pastebėtas DNR telemerinių galų pailgėjimas. Jie trumpėja su kiekvienu ląstelės pasidalijimu, o tai yra laikoma vienu iš ląstelių senėjimo požymių. Pas S. Kelly per metus kosmose telemerai taip pat išaugo net 14 proc. Tačiau vos sugrįžus į Žemę, per artimiausias 48 valandas, jie ženkliai susitraukė, o vėliau trumpų telemerų pas Scottą suskaičiuota netgi daugiau nei pas Žemėje buvusį brolį. Mokslininkai kol kas neturi paaiškinimo, kodėl DNR pasikeičia kosmose, ypač keista atrodo tai, kad šis procesas taip staiga pasibaigia vos grįžus į Žemę.
Genų ekspresija taip pat parodė ženklius pokyčius esant kosmose. Pas Scottą savo aktyvumą pakeitė daugiau nei 9 tūkst. genų, pas Marką jie visi veikė kaip įprasta. Maža to, per antrąjį skrydžio pusmetį įvyko šešiskart daugiau pokyčių, negu per pirmąjį. Tai leidžia manyti, kad genų aktyvumo pokyčiai stiprėja kartu su skrydžio trukme.
Dar vienas netikėtas atradimas – skirtingai nei daugelis kitų pokyčių, net 7 proc. genų ekspresijos Scottui taip ir neatsistatė į pirminę būklę.
