NASA подвело итоги эксперимента над близнецами

Почти год астронавт NASA Скотт Келли пробыл на орбите, в то время как его брат-близнец Марк остался на Земле. После возвращения Скотта домой, NASA сравнили двух братьев по куче параметров. Результаты эксперимента агентство опубликовало в Science.

За всю космическую эру было накоплено немного данных о том, как долгое пребывание в космосе влияет на здоровье людей. Только восемь человек из 559 побывавших в космосе провели на орбите более 300 дней. Между тем следующий шаг в освоении космоса – полеты человека на Марс и дальше – потребуют гораздо более продолжительного времени в полете. Как годы в космосе изменят человека? Возможно ли, что спустя полтора-два года проявятся неожиданные неблагоприятные факторы, которые невозможно выявить в краткосрочных миссиях? Эксперимент NASA с близнецами не дает ответов на все вопросы, так как на сравнении всего двух человек далеко идущие выводы не построить. Но этот опыт помог понять, за какими именно изменениями в организмах астронавтов нужно будет следить более пристально.

Участниками близнецового эксперимента стали астронавты Скотт и Марк Келли. К началу исследования им исполнилось по 50 лет. Они одновременно были отобраны в группу подготовки астронавтов в 1996 году, и за следующие 15 лет совершили по 4 космических полета. Скотт при этом провел в космосе существенно больше времени – более 180 суток против 54 суток у Марка. Оба близнеца к началу эксперимента не участвовали в космических полетах около четырех лет, но участником исследования на орбите стал именно Скотт. Все 340 дней космической миссии, которые Скотт провел на орбите вместе с российским космонавтом Михаилом Корниенко, Марк проходил те же самые медицинские тесты на Земле.

Вот краткий перечень различий в их состоянии.

Масса тела. За время работы на МКС Скотт Келли потерял около 7% своей массы тела, в то время как его «земной близнец», напротив, набрал лишние 4%. Это совпадает с данными предыдущих исследований: космонавты часто теряют массу тела как из-за потери жидкости, так и за счет уменьшения мышечной массы.

Сердце и сосуды. Как это часто бывает, артериальное давление Скотта Келли в космосе было слегка снижено. В то же время в ответ на изменение давления и нагрузки стенки его сосудов стали толще. Особенно это заметно в сонной артерии. На Земле утолщение стенок сосудов связано с повышенным давлением (так как они становятся менее эластичными) и риском сердечно-сосудистых заболеваний, таких как инфаркт и инсульт.  Кроме того, такие изменения напоминают картину, характерную для атеросклероза. И у Скотта действительно в крови был повышен уровень белков, транспортирующих холестерин. Несмотря на то что после возвращения на Землю все эти показатели вернулись на место, исследователи называют изменения в стенках сосудов одной из главных проблем, которая встанет перед людьми, отправляющимися в трехгодичный полет на Марс.

Зрение. По возвращении на Землю у многих космонавтов возникают проблемы со зрением. Возможно, дело в том, что в отсутствие гравитации изменяется давление крови в тонких глазных сосудах. В ответ на перепады давления сосудистая оболочка глаза образует складки, а зрительный нерв становится толще. Этот феномен, что интересно, характерен только мужчин, но не для женщин-космонавтов, и у Скотта его тоже обнаружили. Глаза Марка, как и следовало ожидать, за этот год никак не изменились.

Нервная система. Как на Земле, так и в течение полета братья проходили простые компьютерные тесты. Несмотря на то, что до полета и в его начале близнецы почти не различались ни по скорости, ни по аккуратности выполнения заданий, после возвращения на Землю Скотт стал справляться с ними хуже. Его результаты по скорости, точности и общей эффективности были ниже, чем у Марка, как минимум в течение первых шести месяцев после приземления. Это может стать еще одной проблемой для первых людей на Марсе.

Иммунитет. Скотт подвергся более сильному стрессу, чем его брат, поэтому и концентрация стрессовых (провоспалительных) маркеров в его крови была выше. Тем не менее общая активность иммунной системы оказалась примерно одинаковой. Чтобы это проверить, оба близнеца — один на МКС, другой на Земле — получили сезонную прививку от гриппа. Количество Т-лимфоцитов, научившихся распознавать новый патоген после вакцинации, у братьев не отличалось.

Микрофлора. Несмотря на то что кишечным микробам в последнее время приписывают множество важных функций в организме человека, существенных различий между микроскопическими сожителями близнецов найти не удалось. Во время полета у Скотта изменилось соотношение между количеством представителей групп Firmicutes и Bacteroidetes, к которым относится большинство обитателей нашего кишечника, но эти изменения не сильнее, чем у испытывающего стресс человека на Земле. И вскоре после окончания эксперимента равновесие в кишечнике восстановилось.

Клетки и гены. В предыдущих работах ученые обнаруживали повышенную частоту мутаций ДНК у космонавтов. И Скотт не оказался исключением. В основном это были крупные перестроения в хромосомах: обмен участками, двунитевые разрывы. Вероятно, мутагеном в данном случае стала космическая радиация.

Кроме того, в ходе эксперимента исследователи нашли 9317 генов, активность которых различалась у Марка и Скотта. Они предположили, что это может быть связано с эпигенетическими изменениями — метилированием ДНК, «закрывающим» гены для прочтения. Однако несмотря на то, что у братьев были метилированы разные области генома, общее количество этих различий был невелико — не больше 5% областей.

Интересно также, что большая часть расхождений в активности генов (8564) проявилась лишь во второй половине эксперимента, с 6-го по 12-й месяц пребывания Скотта на МКС. Это говорит о том, что в организме продолжают происходить изменения в течение всего времени в космосе и краткосрочные исследования выявить их неспособны.