Четыре участника экипажа Inspiration4, первой в истории космической миссии с участием всех гражданских лиц, стали генетически моложе во время пребывания в космосе, что обнаружил исследовательский проект. Однако эффект оказался кратковременным. Сейчас ученые стремятся понять, как космическая среда воздействует на ДНК человека.
Члены экипажа Inspiration4 имели насыщенный график во время трехдневного космического путешествия в сентябре 2021 года. Вместо того чтобы просто парить в невесомости и любоваться видами из модифицированной космической капсулы Crew Dragon Resilience, они предоставили свои тела науке.
Главный врач миссии Хейли Арсено, опытный ассистент врача, во время пребывания на орбите брала образцы крови из пальцев и мазки кожи у себя и членов экипажа. После возвращения на Землю и в течение нескольких месяцев проводилась целая серия тестов.
Результаты экспериментов были опубликованы в трех научных статьях в журналах Nature и Nature Communications 11 июня. Тесты показали, что космическая среда оказывает быстрое и глубокое воздействие на организм человека, которое можно обнаружить по маркерам в крови уже через несколько часов пребывания на орбите.
NASA, JAXA и Европейское космическое агентство ранее проводили подобные исследования с астронавтами во время длительного пребывания на Международной космической станции. Миссия Inspiration4 даёт возможность изучить самые ранние стадии вызванных космосом процессов в человеческом организме.
Хромосомные колпачки становятся длиннее
«Наступает время, когда измерение влияния космического пространства на организмы станет возможным практически в точном виде. — сказал Крис Мейсон, профессор геномики, физиологии и биофизики Медицинского института Вейля Корнелла и главный автор двух работ. В космосе провели лишь несколько дней, однако уже видны первые признаки влияния космических условий на организм: меняется состав белков и активность генов. «.
Исследователи обнаружили, что в космосе уменьшились маркеры старения ДНК, поэтому генетический материал членов экипажа выглядел моложе и здоровее. Эти маркеры, называемые теломерами, защищают хромосомы, которые сокращаются с возрастом и под влиянием внешних факторов и стресса.
Участники миссии Inspiration4 отметили удлинение теломер во время полета. Ранее подобное наблюдалось у астронавта НАСА Скотта Келли после года пребывания на орбите в 2015 году. Результаты тогда удивили, так как исследователи прогнозировали сокращение теломер из-за высокого уровня стресса в космосе.
Ученые отметили, что эффекты наблюдались у членов экипажа миссии Inspiration4 уже спустя несколько дней пребывания в космосе, что оказалось весьма неожиданным.
«У всех четырёх участников экспедиции мы зафиксировали увеличение длины теломер. — заявила на пресс-конференции, представляя документы в понедельник, 10 июня, Сьюзан Бейли, профессор радиационной биологии и онкологии Университета штата Колорадо, которая руководила исследованием. Это поистине ценное открытие, подтверждающее наши предварительные заключения. «.
Учёные считают, что продление теломер — это защита организма от высокой радиации в космосе. Такие же изменения наблюдались у альпинистов после восхождений на самые высокие горы.
«Мы считаем, что это эквивалент гормезиса в ДНК«, — говорит Мейсон. «Наблюдаемый эффект возникновения боли в мышцах после физических нагрузок, таких как тренировки в зале, объясняется ростом силы тела. «.
Бейли отмечает одну особенность: после возвращения на Землю теломеры астронавтов сокращаются и становятся короче, чем до полета. Причины этого укорачивания пока неясны исследователям, но надеются, что в будущем удастся управлять этой реакцией.
«Восстановление теломер занимает несколько месяцев. «, — сказал Бейли. «Эта вещь не позволяет вернуться к первоначальному состоянию. Есть возможность подумать о долгосрочном здоровье астронавтов после возвращения на Землю и о том, как отслеживать и улучшать его. «.
Укорочение защитных теломер повреждает ДНК и делает человека предрасположенным к различным заболеваниям, включая рак, болезни сердца и иммунные нарушения. Исследования показывают, что здоровое питание и активный образ жизни могут способствовать восстановлению этих хромосомных пробок.
Как и у астронавтов, совершающих длительные полеты, у членов экипажа Inspiration4 во время космического полета наблюдались признаки старения: увеличение маркеров потери костной и мышечной массы, а также стресса мозга. Однако за шесть месяцев эти показатели вернулись к уровню до полета. Хейли Арсено и Крис Семброски, участники брифинга, не жалеют о разрушении своих теломер во время космического путешествия.
«От радости от того, что смогла внести вклад в науку, и осознавая важность этого для каждого из нас, испытывала счастье. «, — сказала Аркено.
Исследование показало, что женщины-члены экипажа Арсено и геолог Сиан Проктор быстрее восстановились после космического полета, большинство показателей их здоровья вернулись на уровень до полета быстрее, чем у коллег — Семброски и командира и спонсора миссии Джареда Айзекмана. Результаты подтверждают наблюдения за женщинами-астронавтами НАСА и позволяют предположить, что женский организм может лучше переносить стрессы космического полета.
Информация будет доступна в открытом репозитории биологических данных астронавтов Space Omics and Medical Atlas (SOMA), опубликованном также как часть пакета Nature. Атлас содержит данные из длительных космических миссий, проведенных NASA, JAXA и ESA, и является первым ресурсом, позволяющим исследователям сравнивать и изучать изменения в организме человека во время полетов.
Учёные рассчитывают, что данная база данных впоследствии позволит отбирать людей, наиболее пригодных для выживания в тяжёлых условиях космических полётов, а также разрабатывать стратегии для повышения успешности миссии тех, кто менее подходит для подобных условий.