«Как он вообще выжил?» Американец провел на орбите целый год. Последствия полета ужаснули ученых: космос изменил его тело и ДНК
19.10.2025 00:01
После завершения миссии ученые решили провести тщательное исследование его организма. Их удивили результаты, которые показали необратимые изменения в ДНК Келли из-за воздействия космической среды. Эта открытие вызвало шок у научного сообщества и подняло важный вопрос о будущем человечества в космосе.
Книга биолога и генетика Кристофера Мэйсона, «Следующие 500 лет: Как подготовить человека к жизни на других планетах», рассказывает о том, какие изменения произошли в организме Келли после его длительного пребывания в космосе. Эта книга стала своеобразным гидом для будущих поколений астронавтов, готовящихся к долгим космическим полетам.Издание «Лента.ру» с разрешения издательства «Альпина Паблишер» представляет отрывок из книги Кристофера Мэйсона, который позволяет заглянуть в будущее человечества и задуматься о том, какие вызовы ждут нас в дальних космических путешествиях.В морозный декабрьский вечер 2017 года в Нью-Йорке, в генетической лаборатории медицинского колледжа Вейля при Корнеллском университете, собрались ученые. Они только что завершили интегрированный анализ всех молекулярных данных, взятых у капитана Скотта Келли, вернувшегося из самой долгой космической экспедиции в истории NASA. 340 дней ничто не касалось его кожи, но теперь любое прикосновение обжигает, как он сам признался.Мы находились в кольце мониторов, насыщенных молекулярными и генетическими данными, а также телеметрией, и все мы недоумевали и волновались. Глазам было трудно поверить происходящему. Скотт Келли, астронавт, стал объектом внимания для ученых, исследующих последствия долгосрочного пребывания в космосе на организм человека.Эксперты изучали ДНК, РНК, белки и малые молекулы, чтобы понять, как космическая среда повлияла на генетику и физиологию астронавта. Подобные исследования имеют важное значение для будущих миссий в космосе и понимания того, как человеческое тело адаптируется к экстремальным условиям космического пространства.Долгосрочный космический полет астронавта Скотта Келли продолжался на орбите целых 340 дней. Он участвовал в уникальном эксперименте NASA под названием Twins Study, в рамках которого проводилось сравнение состояний его организма с организмом его брата-близнеца Марка до, во время и после годичного космического полета. Эксперимент, в котором принимали участие 10 исследовательских команд из различных уголков США, был направлен на выявление различий в физиологических и генетических характеристиках близнецов.Наша лаборатория в рамках эксперимента проводила анализ генетических, эпигенетических и микробиологических показателей, а также изучала экспрессию генов. Мы стремились выявить, как длительное пребывание в космосе влияет на различные аспекты здоровья человека, включая изменения в генетике и микробиоме.Исследование результатов эксперимента позволило сделать важные выводы о воздействии космического полета на организм человека. Полученные данные открывают новые перспективы для понимания влияния космической среды на человеческое здоровье и помогут разрабатывать стратегии для поддержания здоровья астронавтов в долгих космических миссиях.Изучив обширные молекулярные и генетические данные, полученные в результате пребывания Скотта в космосе, мы имели возможность провести сравнительный анализ с данными Марка, который оставался на Земле. Перед нами встали следующие задачи: как организм Скотта справился с адаптацией к возвращенной гравитации и какие изменения произошли в его геноме и молекулярном уровне. Было очевидно, что Скотту пришлось преодолеть немалые трудности, когда он вернулся на Землю и снова столкнулся с земным притяжением. В своей книге "Стойкость: Мой год в космосе" он подробно описал все испытания, которые ему пришлось пройти. Несмотря на желание как можно скорее начать интенсивное лечение, он осознавал, что изменения в его организме были неизбежны после длительного пребывания в космосе. Но это понимание не облегчало его иммунитет от последствий этого непростого периода.Подробно изучив анализы крови Скотта, мы обнаружили значительные изменения в белках и экспрессии генов, что указывало на серьезный иммунный ответ организма. Скотт страдал от сыпи и зуда, который усиливался при любом прикосновении, делая даже обычную одежду для него невыносимо тяжелой и раздражающей кожу. Все это вызывало беспокойство и вопросы о возможных последствиях для его здоровья.Однако, когда мы обсуждали возможные причины такой реакции, возник вопрос: может ли это быть нормальным адаптивным процессом организма к условиям тяготения? И вдруг мы осознали, что эти изменения могут иметь серьезные последствия для планов на будущие космические экспедиции, включая планы по отправке людей на Марс.
В ходе совместной проверки с доктором Скоттом Смитом из NASA, который руководит отделом по биохимическому анализу состояния астронавтов, было подтверждено, что все данные достоверны. Доктор Смит отметил, что это самые высокие показатели, которые он когда-либо видел. Образцы были обработаны в двух экземплярах для повышения точности, и наши результаты совпали с прогнозами. Важно отметить, что воспаление, хотя и является нормальной реакцией организма на стресс, в случае капитана Келли вызвало резкий всплеск биохимических маркеров.Экспертное мнение доктора Смита подтвердило важность исследований в области воздействия космической среды на человеческий организм. Полученные результаты являются ключевыми для понимания последствий длительного пребывания в космосе и разработки мер по защите здоровья астронавтов. Возможно, это откроет новые пути для обеспечения безопасных космических миссий в будущем.Исследование показало, что после возвращения на Землю у космонавтов наблюдались аномально высокие уровни антагониста рецептора интерлейкина-1 (IL-ra1) — ключевого противовоспалительного белка. Это также относилось к другим цитокинам, таким как интерлейкин-6, интерлейкин-10, и C-реактивному белку (CRP). Особенно выделялся цитокин CCL-2, привлекающий иммунные клетки к местам воспаления или инфекции.После проведения анализа научной литературы, включая медицинские журналы, мы стремились выяснить, были ли у других исследуемых аналогичные показатели, связанные с иммунным ответом и воспалением. Оказалось, что уровни цитокинов и белков, регулирующих воспалительные процессы, могут значительно изменяться в условиях космического полета.Интересно, что выявленные изменения в иммунной системе космонавтов могут иметь долгосрочные последствия для их здоровья и потребуют дополнительных исследований для понимания механизмов, лежащих в их основе.IL-ra1, который привлек наше внимание, был обнаружен в высоких концентрациях у пациентов с уровнем выше 10 000 пг/мкл, согласно данным исследования Келли. Дополнительные исследования IL-ra1 у пациентов, перенесших инфаркт миокарда, были проведены в статье 2004 года, авторами которой были Patti и коллеги. Отмечено, что пиковые значения интерлейкина-10 наблюдались у выживших после сепсиса пациентов.Несмотря на некоторый дискомфорт, который он испытал после возвращения на Землю, Скотт не терял времени и сразу же погрузился в бассейн, восстанавливаясь и возвращаясь к обычной жизни в течение нескольких дней. Однако, помимо изменений в уровне биомаркеров, у него произошли и другие радикальные изменения.
Исследование организма астронавта Скотта Келли в космосе предоставило нам уникальную возможность погрузиться в мельчайшие детали его физиологии — от каждого нуклеотида в генетическом коде до клеточных процессов, определяющих фенотипические изменения. Большинство из этих параметров ранее не изучались даже у других космонавтов. Стало известно, что Келли стал первым астронавтом, у которого был проведен полный генетический анализ (геном был секвенирован), а также были изучены другие важные характеристики. Полученные данные позволили нам сделать предположения о том, какие изменения происходят в организме человека, проживающего продолжительное время в космическом пространстве.Изучив воздействие радиации на организм Скотта, мы обнаружили, что жесткое излучение может нанести серьезный ущерб его ДНК, клеткам и белкам, а также нарушить работу клеточных механизмов, регулирующих жизнедеятельность. Галактические космические лучи, зарождающиеся в звездах за пределами нашей Солнечной системы, а также высокоэнергетические частицы, испускаемые Солнцем, проникали сквозь тело астронавта. Эти потоки частиц, сравнимые с микроскопическими пулями, оставляют за собой разрушительные следы. Обычно потоки состоят из высокоэнергетических протонов, ядер гелия и HZE-ионов, где H означает «высокий», Z — «атомный номер», а E — «энергия». Подобные воздействия радиации могут иметь серьезные последствия для здоровья космонавтов, и поэтому изучение их влияния является важной задачей для космических исследований.В 1969 и 1970 годах впервые было обнаружено вредное воздействие космических лучей на организм астронавтов, когда Нил Армстронг, совершивший полет на Луну и обратно, использовал фольгу с чувствительным слоем для защиты лодыжек от HZE-частиц. Эти частицы оставляли следы, напоминающие столкновение атомов в ускорителях частиц.Наблюдения на детекторах показывали, что HZE-частицы ведут себя подобно частицам в ускорителях, но в данном случае их мишенью становилось человеческое тело. Обычно днем эти частицы остаются незамеченными, однако астронавт Скотт сообщал о вспышках света, которые он видел, закрыв глаза и погружаясь в сон, словно падающие звезды мелькали перед его взором. Эксперименты с детекторами и наблюдения астронавтов позволяют лучше понять воздействие HZE-частиц на человеческий организм в космическом пространстве. Каждое новое открытие приближает нас к разработке более эффективных методов защиты космонавтов от вредного воздействия космических лучей.Излучение HZE-частиц, проникающее сквозь глаза и бомбардирующее сетчатку, создавало волшебную иллюминацию, заставляя Скотта засыпать под ее воздействием. Однако, плата за такую магию приходилась на его сетчатку, оставляя на ней лишь мертвые участки. Это был своеобразный танец смерти и красоты, который разыгрывался каждую ночь в его сознании.Например, ожидалось, что теломеры Скотта, подвергнутые излучению и стрессу от космического полета, начнут рваться и укорачиваться. Теломеры, эти хромосомные концы, обреченные на укорачивание в процессе старения организма, стали объектом особого внимания в контексте космических исследований.В итоге, каждый сон Скотта становился для него не только увлекательным путешествием в мир фантазий, но и опасным испытанием для его физиологии. Встреча с волшебной иллюминацией превращалась в борьбу за целостность своего организма, где каждый сон мог оставить след на его ДНК и теломерах.Экспериментальные данные показали, что длина теломер может быть изменена не только генетическими факторами, но и внешними воздействиями, такими как рацион и уровень стресса. Это открытие привело к новым исследованиям в области влияния окружающей среды на процессы старения на уровне ДНК. Доктор Сьюзен Бейли внесла значительный вклад в изучение этой проблематики, предоставив нам доступ к своей лаборатории и образцам ДНК для сравнительного анализа.Сюжет о теломерах Скотта, который пребывал в космосе, оказался неожиданным и вызвал интерес у научного сообщества. Удлинение теломеров в условиях космического пространства противоречило предыдущим представлениям о влиянии микрогравитации на структуру ДНК. После тщательного анализа образцов ДНК из разных лабораторий мы подтвердили удивительное явление увеличения длины теломеров у астронавта.Эти результаты натолкнули нас на дальнейшие исследования в области влияния космической среды на молекулярные процессы в организме человека. Возможно, открытие о влиянии космоса на теломеры приведет к новым методам замедления процессов старения и разработке способов адаптации к длительным космическим полетам.Исследование показало, что удлинение теломер было наиболее выраженным в T-клетках, особенно в T-клетках CD4+, хотя такие изменения также наблюдались в CD8+ клетках. В B-клетках CD19+ удлинение теломер было менее заметным. Эти результаты были подтверждены на множестве реплицированных образцов, в разных лабораториях и с использованием различных методов, таких как флуоресцентная гибридизация in situ, ПЦР и нанопоровое секвенирование. Благодаря этим подтверждениям, мы уверены в корректности наших результатов.При анализе полученных результатов, вызвавших интерес у многих, возник вопрос: "Существует ли в космосе источник молодости? Может ли путешествие в космосе помочь поддерживать молодость и омолаживать?" В определенном смысле - да. Исследование требовало тщательного учета всех переменных, включая влияние на организм Скотта других факторов. Например, важным был фактор приближения к скорости света: во время полета Скотт перемещался со скоростью 7,68 км/c. Это значение достаточно велико, чтобы вызвать эйнштейновские релятивистские эффекты и замедление времени. Таким образом, результаты исследования показали, что космическое путешествие может оказывать влияние на процессы омоложения и замедление старения человеческого организма. Однако, необходимо учитывать множество других факторов, влияющих на данное явление, для полного понимания его механизмов и возможных практических применений.Чем выше скорость движения объекта, приближающаяся к скорости света, тем сильнее замедляется ход времени. Это означает, что для объекта, двигающегося со все большей скоростью, время идет медленнее, чем для объектов в покое в системе отсчета. Эффект относительности, предсказанный теорией относительности Эйнштейна, становится заметным при значительных скоростях.Из уравнений теории относительности следует, что при перемещении со значительной скоростью в космосе, происходит замедление времени для наблюдателя, находящегося в стационарной системе. Это приводит к тому, что при возвращении на Землю, космонавт становится немного моложе, чем его близкие, находившиеся на планете. Например, астронавт Скотт, проведя год в космосе, оказывается старше своего брата Марка на 0,1 секунду, несмотря на то, что родился позже. Весьма удивительное и интересное явление, которое подтверждает теорию относительности.Источник и фото - lenta.ru
