Χιούστον, έχουμε ένα κυτταρικό πρόβλημα

Το ταξίδι στο διάστημα είναι προκλητικό. Οι άνθρωποι δεν είναι φτιαγμένοι για να αντέχουν την σκληρή ακτινοβολία, τις βάναυσα χαμηλές θερμοκρασίες και την έλλειψη αναπνεύσιμης ατμόσφαιρας πέρα ​​από τη Γη. Αλλά αυτό δεν εμπόδισε τους αστροναύτες να προσπαθήσουν.

Από το 2022, περισσότεροι από 600 άνθρωποι έχουν ταξιδέψει στο διάστημα, βοηθώντας τους ερευνητές και τους μηχανικούς αεροδιαστημικής να σχηματίσουν μια εικόνα του τρόπου με τον οποίο τα ταξίδια στο διάστημα επηρεάζουν το ανθρώπινο σώμα. Το πρόβλημα είναι ότι από αυτούς τους 600 και πλέον αστροναύτες, κανένας από αυτούς δεν έχει ταξιδέψει μακρύτερα από τη Σελήνη ή δεν έχει περάσει περισσότερο από ένα χρόνο συνεχόμενα στο διάστημα.

Με εταιρείες όπως η SpaceX και η Blue Origin να πιέζουν για ένα μέλλον διαστημικού τουρισμού, θα μπορούσαμε να δούμε αυτόν τον αριθμό να εκτιναχθεί από εκατοντάδες σε χιλιάδες ή και υψηλότερος τα επόμενα χρόνια. Πώς τα ταξίδια στο διάστημα επηρεάζουν το ανθρώπινο σώμα; Νέες μελέτες έχουν αποκαλύψει ένα κυτταρικό πρόβλημα που θα μπορούσε να κάνει τα μακροπρόθεσμα διαστημικά ταξίδια πιο δύσκολα.

Οι επιπτώσεις της μικροβαρύτητας στο ανθρώπινο σώμα

Τις δεκαετίες από την έναρξη του διαστημικού προγράμματος, οι επιστήμονες είχαν πολλές ευκαιρίες να μελετήσουν την επίδραση της μικροβαρύτητας στο ανθρώπινο σώμα. Μόλις ο Διεθνής Διαστημικός Σταθμός τέθηκε στο διαδίκτυο το 2000, οι άνθρωποι πέρασαν περισσότερες από μερικές ημέρες κάθε φορά στο διάστημα.

Η έρευνα δείχνει ότι η παραμονή μεγάλων περιόδων στη μικροβαρύτητα έχει αρκετές επιβλαβείς επιπτώσεις στο ανθρώπινο σώμα.

Μυϊκή ατροφία

Το ανθρώπινο σώμα παλεύει ενάντια στη βαρύτητα για κάθε κίνηση που κάνει. Ακόμα και άτομα που δεν σηκώνουν βάρη ή ασκούν ενδυνάμωση έχουν τουλάχιστον κάποια μυϊκή μάζα. Χωρίς αυτή η δύναμη να τραβάει τους αστροναύτες προς τα κάτω, αρχίζουν να χάνουν μυϊκή μάζα στη μικροβαρύτητα. Μελέτες δείχνουν ότι ένας αστροναύτης μπορεί να χάσει έως και 20% της μυϊκής του μάζας σε λιγότερο από δύο εβδομάδες χωρίς αυστηρό πρόγραμμα άσκησης.

Οστεοπενία διαστημικών πτήσεων

Η ταινία της Disney "Wall-E" παρουσίασε ανθρώπους που ζουν σε περιβάλλον χαμηλής βαρύτητας για γενιές. Ενώ οι ακραίες αλλαγές στο σώμα τους – αντικατάσταση των μυών με λίπος και σημαντική συρρίκνωση της δομής των οστών – είναι οπτικά υπερβολικές, η έρευνα δείχνει ότι η μικροβαρύτητα συμβάλλει στην απώλεια οστικής μάζας στους αστροναύτες.

Κατά μέσο όρο, οι αστροναύτες χάνουν περίπου το 1-2% της οστικής μάζας τους ανά μήνα που περνούν στο διάστημα. Ορισμένοι ειδικοί ανησυχούν ότι αυτή η απώλεια, όσο σταδιακή κι αν είναι, θα μπορούσε να οδηγήσει σε μόνιμη βλάβη των οστών σε μεγάλες διαστημικές πτήσεις.

Επιβραδύνει το Καρδιαγγειακό Σύστημα

Η έλλειψη βαρύτητας στο διάστημα σημαίνει επίσης ότι η καρδιά δεν χρειάζεται να εργάζεται τόσο σκληρά επειδή η βαρύτητα δεν τραβάει το αίμα προς τα κάτω στα κάτω άκρα. Με την πάροδο του χρόνου, αυτό μπορεί να προκαλέσει το καρδιαγγειακό σύστημα να γίνει «τεμπέλικο» και ακόμη και να προκαλέσει σκλήρυνση της αρτηρίας που μιμείται την ηλικία 10-20 ετών στο έδαφος.

Ανακατανομή ρευστού

Το ανθρώπινο σώμα είναι περισσότερο από 70% νερό. Χωρίς βαρύτητα, αυτό το υγρό ανακατανέμεται, γεγονός που μπορεί να προκαλέσει μια ποικιλία προβλημάτων. Το πιο κοινό πρόβλημα είναι το «πρόσωπο σελήνης» - το πρόσωπο ενός αστροναύτη γίνεται πρησμένο επειδή μαζεύεται υγρό στο πρόσωπο. Αυτή η κατανομή υγρών μπορεί επίσης να προκαλέσει προβλήματα με την όραση, την ισορροπία και άλλα συστήματα στο σώμα.

Αλλαγές στο ανοσοποιητικό σύστημα

Όταν μια ανοσολογική απόκριση τελειώνει, το σώμα απελευθερώνει ρυθμιστικά κύτταρα Τ (Tregs) που λένε στο ανοσοποιητικό σύστημα να υποχωρήσει επειδή δεν υπάρχει πλέον απειλή για αντιμετώπιση. Έχει βρεθεί ότι η μικροβαρύτητα ενεργοποιεί αυτά τα Tregs πριν εμφανιστεί μόλυνση, καταστέλλοντας αποτελεσματικά την ανοσολογική απόκριση και καθιστώντας τους αστροναύτες πιο ευάλωτους στη μόλυνση.

Αυτή η λίστα καλύπτει μόνο ένα κλάσμα των επιπτώσεων της μικροβαρύτητας στο ανθρώπινο σώμα. Όσο περισσότερο χρόνο περνούν οι αστροναύτες στο διάστημα, τόσο καλύτερα οι ερευνητές θα καταλάβουν ακριβώς τι κάνει η εμπειρία στην ανθρώπινη βιολογία.

NASA and the Twin Project

Τα πανομοιότυπα δίδυμα μπορεί να μην είναι τέλεια αντίγραφα άνθρακα το ένα του άλλου, αλλά είναι τόσο κοντά όσο μπορεί να φτάσει η ανθρώπινη φυλή. Όταν ένα ζευγάρι διδύμων – ο Mark και ο Scott Kelly – έγιναν και οι δύο αστροναύτες, η NASA είχε μια μοναδική ευκαιρία να μελετήσει τον αντίκτυπο της διαστημικής πτήσης στο ανθρώπινο σώμα. Ο Scott πέρασε σχεδόν ένα χρόνο στο διάστημα, ενώ ο αδερφός του Mark έμεινε εδώ.

Αυτό που βρήκαν οι ερευνητές ήταν εκπληκτικό. Ο Scott έχασε σωματική μάζα σε σύγκριση με το δίδυμό του, αλλά το φολικό του άγαλμα αυξήθηκε. Ίσως τα πιο ενδιαφέροντα δεδομένα είναι ότι μετά από σχεδόν ένα χρόνο στο διάστημα, τα τελομερή του Scott έγιναν μακρύτερα. Τα τελομερή είναι ένα βιολογικό ρολόι. Κάθε φορά που ένα κύτταρο διαιρείται, τα τελομερή μικραίνουν. Μόλις φτάσουν σε ένα συγκεκριμένο μήκος, το κύτταρο πεθαίνει. Ενώ τα τελομερή του Scott επέστρεψαν στο φυσιολογικό μετά την προσγείωσή του, το γεγονός ότι η μικροβαρύτητα μπορεί να τα αλλάξει δημιούργησε θόρυβο στον τομέα της γενετικής έρευνας.

Αναζήτηση της προέλευσης της διαστημικής αναιμίας

Ίσως η πιο ενδιαφέρουσα επίδραση της διαστημικής πτήσης στο ανθρώπινο σώμα προέρχεται από τη διαστημική αναιμία. Το μέσο σώμα δημιουργεί και καταστρέφει πάνω από 2 εκατομμύρια ερυθρά αιμοσφαίρια κάθε μέρα στη Γη. Μελέτες δείχνουν ότι οι αστροναύτες χάνουν 54% περισσότερα ερυθρά αιμοσφαίρια στο διάστημα από ό,τι στο έδαφος, καίγοντας 3 εκατομμύρια ερυθρά αιμοσφαίρια την ημέρα.

Αυτό δεν είναι τόσο μεγάλο πρόβλημα στο διάστημα ή σε περιβάλλοντα χαμηλής βαρύτητας όσο θα μπορούσε να είναι στη Γη. Μόλις οι αστροναύτες επιστρέψουν στο έδαφος, αυτή η διαστημική αναιμία μπορεί να επηρεάσει αρνητικά τα επίπεδα αντοχής και ενέργειας. Στη Γη, αυτό μπορεί να σημαίνει λήψη συμπληρωμάτων σιδήρου ή, σε ακραίες περιπτώσεις, μετάγγιση αίματος. Αυτό το είδος αναιμίας θα μπορούσε να είναι εντελώς επικίνδυνο στην επιφάνεια ενός εξωγήινου κόσμου.

Σε αντίθεση με πολλές άλλες αλλαγές που βιώνουν οι αστροναύτες, η διαστημική αναιμία δεν υποχωρεί όταν επιστρέφουν στο σπίτι. Μπορεί να χρειαστούν τρεις έως τέσσερις μήνες για να επανέλθει ο αριθμός των ερυθρών αιμοσφαιρίων στο φυσιολογικό. Ακόμη και ένα χρόνο αργότερα, τα δείγματα δείχνουν ότι τα σώματα αυτών των αστροναυτών καταστρέφουν τα ερυθρά αιμοσφαίρια 30% πιο γρήγορα από ό,τι πριν μπουν σε τροχιά. Αυτά τα αποτελέσματα είναι τα ίδια τόσο για άνδρες όσο και για γυναίκες αστροναύτες.

Μέχρι τη στιγμή που γράφεται αυτό το άρθρο, οι ερευνητές δεν γνωρίζουν τι προκαλεί διαστημική αναιμία. Η ανακάλυψη της πηγής αυτού του προβλήματος θα μπορούσε να ωφελήσει τόσο τους ταξιδιώτες στο διάστημα όσο και εκείνους εδώ στη Γη που πάσχουν από αναιμία χωρίς άλλη σαφή διαγνωστική πηγή. Είναι παρόμοιο με την αναιμία που βιώνουν οι κατάκοιτοι ασθενείς, που σημαίνει ότι μια λύση σε ένα θα μπορούσε να αποδειχθεί λύση και στα δύο προβλήματα.

Τι σημαίνει αυτό για μακροχρόνιες διαστημικές πτήσεις;

Οι άνθρωποι δεν ταξιδεύουν μακρύτερα από τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό αυτές τις μέρες, αλλά αυτό πιθανότατα θα αλλάξει σύντομα. Ο επόμενος προορισμός είναι η Σελήνη, χάρη στις αποστολές Artemis που έχουν προγραμματιστεί για τα μέσα και τα τέλη της δεκαετίας του 2020. Πέρα από αυτό είναι ο Άρης, που θα μπορούσε να σημαίνει ότι οι άνθρωποι περνούν χρόνο στη μικροβαρύτητα για 300 ημέρες ή περισσότερο. Εάν μια αποστολή πάει στραβά, παρόμοια με τη φανταστική που απεικονίζεται στο "The Martian", οι αστροναύτες θα μπορούσαν να εγκλωβιστούν για χρόνια περιμένοντας τη διάσωση.

Αντί να αφήσουν αυτές τις προκλήσεις να διώξουν την ανθρωπότητα μακριά από τις διαστημικές πτήσεις, η NASA και άλλες διαστημικές υπηρεσίες ανταποκρίνονται στην πρόκληση. Κάθε φορά που ένας αστροναύτης περνά χρόνο στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό ή επιστρέφει στο σπίτι από την τροχιά του, παράγει περισσότερα δεδομένα για να εργαστούν αυτοί οι ερευνητές. Δεν είναι η τέλεια λύση, αλλά όσες περισσότερες πληροφορίες μπορούν να συλλέξουν αυτές οι υπηρεσίες, τόσο πιο εύκολο θα είναι να βρεθεί το κομμάτι του παζλ που λείπει και που διευκολύνει τους ανθρώπους να ευδοκιμήσουν στη μικροβαρύτητα.

Το πρόβλημα της διαστημικής αναιμίας δεν επιβραδύνει τα τρέχοντα χρονοδιαγράμματα που στοχεύουν τη Σελήνη και τον Άρη ως μέρη για τη δημιουργία μιας μόνιμης βάσης παρόμοιας με τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό. Η πρώτη αποστολή Artemis – το μη πληρέστατο Artemis 1 – έχει προγραμματιστεί να εκτοξευθεί τον Μάιο του 2022. Μόλις εκτοξευθεί, στόχος της είναι να τεθεί σε τροχιά γύρω από το φεγγάρι πριν επιστρέψει με ασφάλεια.

Εάν πετύχει, η επόμενη αποστολή θα είναι το Artemis 2, πιθανότατα το 2024. Αυτή η δεύτερη αποστολή θα μεταφέρει ένα πλήρωμα στη νότια πολική περιοχή της Σελήνης, η οποία θα είναι η πρώτη φορά που οι άνθρωποι θα πατήσουν το πόδι τους στη σεληνιακή επιφάνεια μετά το Apollo 17 το 1972.

Κοιτάζοντας προς τα αστέρια

Η ανθρώπινη φυλή κοιτάζει τα αστέρια και αναρωτιέται τι υπήρχε εκεί έξω για όσο καιρό μπορούσαμε να δούμε τον ουρανό. Το να κάνετε ένα ταξίδι στη Σελήνη μπορεί να μην φαίνεται σαν μια τεράστια προσπάθεια, αλλά δεν είναι μόνο η Σελήνη που αναζητούν οι αστροναύτες. Είναι απλώς το πρώτο βήμα για να τους πάει μακρύτερα στο σύμπαν. Εάν η ανθρώπινη φυλή ελπίζει να εξερευνήσει μακρύτερα στον Κόσμο, η υπέρβαση προβλημάτων όπως η διαστημική αναιμία θα είναι απαραίτητη.