NASA ikiz çalışması: insanlar uzayda uzun vadede hayatta kalabilir mi?
İnsanların yaşadığı ve yaşadığı tek yer olan dünya, insan yaşamını ve günlük yaşamı sürdürmek için özverili bir şekilde bol miktarda kaynak sağlıyor.
Bununla birlikte, dünya nüfusunun hızla artmasıyla, dünyanın sınırlı kaynaklarına yönelik insan talebi de katlanarak artıyor.
Teorik araştırmalar ve ileri teknolojinin insanın hayatta kalmasına ve üremesine uyum sağlamak için uygulanması yoluyla nasıl dönüştürüleceği ve yeni bir ortam yaratılacağı, bu talep giderek daha acil hale geldi.
Ünlü İngiliz fizikçi Stephen Hawking, Kanada'nın Waterloo kentinde bir konferans verdi. İnsanlığın hayatta kalmasının tek yolunun bir an önce dış uzaya göç etmek olduğunu söyledi. İnsanlı uzay uçuşu ve uzay keşif teknolojisinin gelişmesiyle birlikte, insanın uzaya uçmasını gerçekleştirmek artık hayal değil. Ancak insanlığın karşılaştığı ilk soru, uzay ortamının insan sağlığı üzerinde bir etkisi olup olmayacağıdır? İnsan uzayda uzun süre hayatta kalabilir ve özgürce yaşayabilir mi? Bu, derin uzay keşif araştırmalarında insanların karşılaştığı büyük bilimsel bir sorundur.
Şekil 1 Stephen Hawking (Resim kaynağı: https://tomorrowsci.com/)
Aslında insanlık uzayı keşfetmeyi asla bırakmadı. Gagarin, 1961'de bir uzay aracını ilk kez uzaya götürdüğünden beri, 560'tan fazla insan uzay uçuşu deneyimine sahipti, ancak sadece 8 kişi 300 günden fazla bir süredir uzayda yaşadı.
Uzay yaşamının astronotların vücuduna birçok değişiklik getirdiğini biliyoruz ve uzay mikro yerçekimi ve güçlü radyasyon, uzun süreli uzay uçuşu sırasında karşılaşılan en önemli iki çevresel faktör olarak kabul ediliyor. Uzay tıbbi ve biyolojik çalışmaları, kısa süreli ve uzun vadeli düşük Dünya yörüngeli uzay uçuşunun insan vücudunun birçok işlevinde önemli değişikliklerin yanı sıra kemik kaybı, kas atrofisi, sinir sistemi bozuklukları ve azalmış bağışıklık işlevi gibi çeşitli fiziksel rahatsızlıklara veya patolojik semptomlara neden olabileceğini göstermiştir. Bekle.
Bu nedenle, astronotların ve uzay kaşiflerinin can güvenliğinin ve fiziksel sağlığının nasıl sağlanacağı, uçak uzayda uçarken dünyanın endişe duyduğu bir konu haline geldi.
Şekil 2 Uzay ortamının insan sağlığı üzerindeki etkisi
NASA'nın ikiz astronot uzay uçuş testinin fikirleri ve tasarımı
İnsanlar, erken aşamada birçok insanlı uzay görevi sırasında uzay ortamının astronotlar üzerindeki fizyolojik ve biyokimyasal etkileri üzerine birçok çalışma yapmış olsa da, ilk çalışmaların çoğu sistematik ve güvenilir kontrol gruplarından yoksundu. Moleküler düzey verilerinin güvenilirliği konusunda hala bazı şüpheler var. Bu nedenle, aynı genetik bilgiye sahip iki kişinin uzay uçuşu deneyleri yaptığı tespit edilirse, bu en iyi çözüm olabilir.
İlginç olan şey, NASA'nın Scott ve Mark Kelly gibi bir çift özdeş ikiz astronot kardeşe sahip olması. Her iki kardeş de çoklu uzay uçuş deneyimlerinden memnunlar (Scott daha önce 3 uzay uçuşu deneyimi yaşadı ve toplamda 180 günden fazla. Days ve Kelly daha önce 4 kısa süreli göreve katıldı ve 54 gün boyunca uzayda kaldı) ve aynı zamanda mükemmel bir şekilde birbirlerinin deney grubu ve kontrol grubudur.
Şekil 3 Soldaki astronot yer kontrol grubu Mark ve sağdaki astronot ise Scott uçuş grubu (Resim kaynağı: NASA)
İlginç bir şekilde, ikiz uzay uçuşu karşılaştırma deneyi fikri ilk olarak kardeşlerin kendileri tarafından önerildi! Dünyadaki tek astronot ikizleri olduklarına inanıyorlar ve bu işi tamamlamak için sorumluluk ve misyona sahipler. NASA, önerisini kabul ettikten sonra, bu çalışmayı tartışmak ve incelemek için 12 üniversiteden 80'den fazla bilim adamını bir araya getirdi.
Bu çalışmada, araştırmacılar iki astronotu bir uçuş deney grubuna (Scott) ve bir yer deney grubuna (Kelly) ayırdı.Scott, Uluslararası Uzay İstasyonunda 340 gün kalacak. İki astronotun uçuştan önce, uçuş sırasında ve sonrasında kan, dışkı, idrar ve diğer örnekleri toplandı.Tüm deney, gen ekspresyonu, epigenetik, epigenetik gibi konuları kapsayan toplam 10 araştırma içeriği ve analiz hedefi ile tasarlandı. 10 boyutun analizi: proteom, metabolom, mikrobiyom, telomer uzunluğu, biyokimyasal seviye, fizyolojik değişiklikler, bağışıklık sistemi ve bilişsel yetenek.
NASA'nın ikiz astronot uzay uçuş testi neyi keşfetti?
Son zamanlarda, uluslararası akademik dergi "Science" bu araştırmanın sonuçlarını yayınladı. 20 sayfa metin ve 80 sayfa ek içeren bir makalede, bazı ilginç sonuçlar ve üzerinde düşünmeye değer sorular gördük.
(1) Gen ekspresyonundaki değişiklikler
Araştırmacılar, tam kandaki monositlerin ve ikizlerden farklı zaman dilimlerinde toplanan kan hücrelerinin gen ekspresyon profillerini analiz ettiler. Sonuçlar, yer deney grubuyla karşılaştırıldığında, uzay uçuş deney grubundaki astronotların çok sayıda farklı şekilde ifade edilen gen gösterdiğini gösterdi.Çalışma ayrıca, farklı şekilde ifade edilen genlerin çoğunun (yaklaşık% 93) yere döndükten sonra kendi başlarına iyileşebileceğini buldu, ancak Uzay uçuşu sırasında hala yaklaşık% 7 gen ekspresyonu korunur.
Bu genlerin daha sonraki uzun vadeli dünya çevresine adaptasyonunda daha da eski haline getirilip getirilemeyeceği, hala daha fazla gözlem gerektirmektedir.
(2) Telomer değişiklikleri
Telomer, ökaryotik hücrelerde doğrusal kromozomların sonunda bulunan küçük bir DNA-protein kompleksidir.Kromozomların sonundaki "koruma habercisidir" ve kromozomları "aşınma ve yıpranma" olmaktan korur. Genel olarak konuşursak, hücre ne kadar eski olursa telomer uzunluğu o kadar kısadır; hücre ne kadar gençse telomer o kadar uzun olur Telomer ile hücre yaşlanması arasında belirli bir ilişki vardır.
İlginç bir şekilde, Scott'ın ortalama telomer uzunluğunun uzay uçuşu sırasında önemli ölçüde arttığı bulundu, ancak Dünya'ya döndükten sonraki 48 saat içinde tekrar kısaldı, neredeyse cennetten önceki uzunluğa geri döndü. Bununla birlikte, vücudundaki bazı kromozomların tersine çevrildiğini ve yer değiştirdiğini ve daha kısa telomer sayısının öncekinden daha fazla arttığını belirtmek gerekir. Bu, Scott'ın yaşam süresini etkileyebilir ve kardiyovasküler hastalık ve diğer spesifik kanser türleri riskini artırabilir.
Şekil 4 Scott'ın kromozomlarında inversiyon ve translokasyon fenomeni ortaya çıktı ve uçuştan sonra kısa telomerlerin sayısı uçuştan öncekinden daha fazlaydı (Resim kaynağı: Science tarafından yayınlanan orijinal metin)
(3) Metabolik seviyelerde değişiklikler
Araştırmacılar, plazmadaki metabolit moleküllerinin içeriğini tespit etmek için sıvı kromatografi metabolomik analiz teknolojisini kullandılar ve genotoksik stres, iltihaplanma ve amino asit değişiklikleri ile ilgili bazı metabolitlerin uzay uçuşu sırasında önemli ölçüde arttığını buldular. Değişiklikler, bazı mitokondriyal genlerdeki değişikliklerle ilgili olabilir.
(4) Bağışıklık sistemi ve kardiyovasküler sistem
Araştırmalar, bağışıklık sistemindeki toksik stres ve iltihaplanma ile ilgili bazı genlerin uçuş sırasında değiştiğini bulsa da, bu değişiklikler dünyaya döndükten sonra yavaş yavaş kayboldu ve Scott'ın bağışıklık sistemi genel olarak normaldi.
Bununla birlikte, çalışma uzay ortamında Scott'ın kan lipid düzeylerinin değiştiğini ve vücudundaki anti-inflamatuar etkilere sahip sitokinlerin (bağışıklık tepkisini düzenleyebilen küçük moleküler proteinler) düzeyinin ölçüldüğünü buldu.Scott'un vücudunda iki bariz iltihaplanma reaksiyonu olduğu bulundu. Bir kez, dünyaya döndükten hemen sonra, enflamatuar faktörlerin içeriği zirveye ulaştı ve sonraki 6 ay boyunca yüksek kaldı. Diğer sefer uçuştan önceydi, enflamatuar faktörlerin seviyesi yükseldi ve uçuş görevi sırasında yüksek kaldı. Bununla birlikte, bu değişikliğin geri döndürülebilir olup olmadığı ve Scott'ın aterosklerozunu hızlandırıp hızlandırmayacağı hala belirsizdir ve daha fazla gözlem ve analize ihtiyaç vardır.
(5) Bilişsel yetenek
Görevden önce, uçuş sırasında ve yere döndükten sonra araştırmacılar, astronotların uzay ortamının insan bilişsel yetenekleri üzerindeki etkisini incelemek için özel olarak tasarlanmış ikiz kardeşler üzerinde çeşitli bilişsel testler yaptılar.
İlginç olan, Scott'ın bilişsel yeteneğinin uzay uçuşu sırasında artması, ancak dönüşünden sonra Scott'ın bilişsel hızı ve doğruluğu önemli bir düşüş gösterdi. Bunun nedeni, Scott'ın uzay uçuşu sırasında yüksek seviyede konsantrasyonunu sürdürmesi gerektiğinden ve Dünya'ya döndükten sonra yoğun günlük aktiviteleri ve tanıtımının yaşam ritmini bozması olabilir.
NASA'nın bu ikiz araştırması neden büyük önem taşıyor?
Bu ikiz astronotun uzay uçuşu deneyi, dünyanın ilk büyük ölçekli ve uzun vadeli çalışmasıdır (gökyüzünde yaklaşık 12 aylık uçuş süresi de dahil olmak üzere tüm çalışma 25 ay sürdü) ve ilk defa çoklu omik ve çok boyutluluktan geçildi. Uzayda astronotlar için sağlık risklerinin düzeyini kapsamlı bir şekilde değerlendirmek. Bu araştırma, gelecekteki insan uzay uçuşu araştırmaları için teorik ve veri referansı sağlar ve uzay tıbbı alanında kilometre taşı öneme sahiptir.
Aynı zamanda Science dergisindeki özel bir makalede yorumlandığı gibi, bu çalışma aslında insan uzay keşfi için büyük bir adım attı.
Bu NASA ikiz araştırma çalışmasının sınırlamaları
Araştırmacıların yayınlanan makalede bahsettiği gibi, bu çalışmanın deney grubu ve kontrol grubunun tek bir bağımsız bireye sahip olması nedeniyle, yeni deneysel sonuçların gerçekte uzay ortamından kaynaklanıp kaynaklanmadığı tam olarak belli değildir. Hala başka kaza faktörleri de var, bu nedenle bu araştırmada önerilen bazı astronot sağlık risk değerlendirme göstergeleri ve verilerin gelecekteki uzay görevlerinde daha da iyileştirilmesi gerekiyor.
Ek olarak, yazar, ikiz astronotların tespiti ve analizi sırasında elde edilen sonuçların veya sonuçların, hangi fizyolojik ve biyokimyasal göstergelerin mikro yerçekiminden kaynaklandığını ve hangilerinin radyasyon veya diğer faktörlerden kaynaklandığını spesifik olarak ayırt etmediğine inanmaktadır.
İnsanlığın gelecekteki yıldızlı gökyüzü keşif yolculuğu
Son yıllarda, gittikçe daha fazla ülke aya ilerlemek için telefon görüşmesi yaptı. Japonya'nın ay keşif uydusu H2A-13 roketinin yörüngesinde dönen "Ay Tanrıçası" yükseldi ve Çin'in ay keşif uydusu "Chang'e-4" de dünyada ilk kez ayın arkasına başarıyla indi. Son zamanlarda NASA, 2024 yılına kadar aya geri dönmek de dahil olmak üzere ay üsleri için yeni planlarını açıkladı.
Tüm bu Ay keşif planlarında, bir ay üssünün ve kalıcı yerleşim yerinin gerçekleştirilmesi kaçınılmaz bir arayıştır. Bu muhteşem planları gerçekleştirmek için insanlar, uzun süreli uzay uçuşunun insan vücudu üzerindeki uzun vadeli etkilerini düşünmek zorundadır. Bu nedenle, uzay radyasyonu araştırma uzmanları, Mars'a gelecekteki ay keşifleri ve daha derin uzay görevleri için, insanların radyasyonun etkilerine daha fazla dikkat etmesi ve radyasyon ile mikro yerçekiminin birleşik etkilerinin neden olduğu sağlık etkilerini göz önünde bulundurması gerektiğini öne sürüyor.
Kaynak: Zooloji Enstitüsü, Çin Bilimler Akademisi
İpuçları: Yakın zamanda WeChat resmi hesap bilgi akışı revize edildi. Her kullanıcı, büyük kartlar şeklinde görüntülenecek olan sık okuma abonelik numaralarını ayarlayabilir. Bu nedenle, "Çin Bilimler Akademisinin Sesi" makalesini kaçırmak istemiyorsanız, şunları yapmalısınız: "Çin Bilimler Akademisinin Sesi" genel hesabına girin sağ üst köşedeki menüyü tıklayın "Yıldız Olarak Ayarla" yı seçin
