Svemirska istraživanja: Kako godinu dana u vasioni menja ljudsko telo

Astronaut NASA Frenk Rubio upravo se vratio sa rekordnog 371 dana provedenog u svemiru na Međunarodnoj svemirskoj stanici, a putovanje mu je možda izmenilo mišiće, mozak, pa čak i bakterije koje žive u njegovim crevima.

Posle nekoliko pozdrava, kratke foto-sesije i jednog mahanja, astronaut Rubio se oprostio se od kolekcije modula i solarnih panela veličine stadiona za američki fudbal koji su mu bili dom više od godinu dana.

Njegov odlazak sa Međunarodne svemirske stanice i povratak na Zemlju predstavlja kraj najdužeg pojedinačnog svemirskog leta Amerikanca do sada.

• Kako preživeti godinu dana u svemiru
• Šta jedu astronauti: „Nedostajala mi je pica u svemiru“
• Prava superheroina – žena koja je bila u svemiru i na dnu okeana

Vreme koje je proveo u orbiti oborilo je prethodni američki rekord od 355 dana, a produženo je u martu nakon što je otkriveno da u svemirskoj letelici, kojom su on i ostali članovi posade trebalo da se vrate kući, curi rashladna tečnost.

Dodatni meseci provedeni u svemiru omogućili su Rubiju da sakupi ukupno 5.963 obrtaja oko Zemlje i pređe 253,3 miliona kilometara.

Ipak, i dalje fali oko dva meseca da obori apsolutni rekord – ruski kosmonaut Valerij Poljakov proveo je 437 dana na svemirskoj stanici Mir sredinom devedesetih.

Sa širokim osmehom na licu, Rubio je prevezen sa svemirske letelice Sojuz MC-23 nakon što je sletela bezbedno na Zemlju u oblaku prašine blizu grada Žeskazgana u Kazahstanskoj stepi.

Toliki boravak u okruženju niske gravitacije na Međunarodnoj svemirskoj stanici sigurno je ostavio traga na njegovom telu, jer su timovi za spasavanje morali da ga podignu iz kapsule.

Produženi boravak u svemiru pružiće korisne uvide u to kako se ljudi nose sa dugim periodima svemirskih letova i kako se najbolje odupreti problemima koji mogu da se jave.

Pogledajte video: ‘Lepo je ponovo biti kod kuće‘

Rubio je prvi astronaut koji je učestvovao u studiji koja proučava kako vežbanje sa svedenom opremom iz teretane može da utiče na ljudsko telo.

To su informacije koje će se pokazati od ključnog značaja, jer ljudi sada žele da šalju posade u istraživanje svemira mnogo dalje u Sunčevom sistemu.

Povratak sa Marsa, na primer, očekuje se da će trajati 1.100 dana (malo više od tri godine), prema sadašnjim planovima.

Svemirska letelica kojom će ljudi putovati biće mnogo manja od Međunarodne svemirske stanice, što znači da će biti potrebne manje, lakše sprave za vežbanje.

Ali na stranu problemi sa održavanjem u formi – šta tačno svemirski let čini ljudskom telu?

Mišići i kosti

Bez gravitacione sile koja vrši stalni pritisak, naši udovi, mišići i koštana masa polako počinju da se smanjuju u svemiru.

Najpogođeniji su oni mišići koji pomažu da se očuva naše držanje u leđima, vratu, listovima i kvadricepsima – na mikrogravitaciji oni ne moraju da rade ni izbliza toliko mnogo i zato počinju da atrofiraju.

Posle samo dva meseca, mišićna masa može da opadne za čak 20 odsto, a na dužim misijama u trajanju od tri do šest meseci može da opadne i do 30 odsto.

Slično tome, zato što astronauti ne izlažu skelete tolikom mehaničkom naporu kao kad se nalaze pod dejstvom Zemljine gravitacije, njihove kosti takođe počinju da se demineralizuju i gube snagu.

Astronauti gube jedan do dva odsto koštane mase svakog meseca koji provedu u svemiru, a i do 10 odsto u svakom šestomesečnom periodu (na Zemlji, stariji muškarci i žene gube koštanu masu stopom od 0,5-1 odsto svake godine).

To može da poveća rizik od frakture i povećanja količine vremena neophodnog za zaceljenje.

Može da bude potrebno i do četiri godine da se njihova koštana masa vrati u normalu po povratku na Zemlju.

Da bi se borili protiv toga, astronauti moraju da rade 2,5 sata vežbi i intenzivnog treninga svaki dan dok su u orbiti na Međunarodnoj svemirskoj stanici.

To uključuje serije čučnjeva, mrtvog dizanja, veslanja u pretklonu i potisaka sa klupe uz pomoć sprava za vežbanje instaliranih u „teretani“ Međunarodne svemirske stanice, zajedno sa redovnim serijama vezanim za pokretnu traku ili bicikl za vežbanje.

Uzimaju i suplemente u ishrani koji im pomažu im kosti ostanu što zdravije.

Jedna skorašnja studija, međutim, istakla je da čak ni ovaj režim vežbi nije dovoljan da spreči gubitak funkcije i veličine mišića.

Ona je preporučila da se testira da li veća težina u vežbama otpora i treningu visokog intenziteta može da pomogne da se spreči taj gubitak mišića.

Odsustvo gravitacije koje vuče njihovo telo nadole može da znači i da astronauti otkriju da postaju malo viši tokom boravka na Međunarodnoj svemirskoj stanici dok im se kičma neznatno izdužuje.

To može da dovede do problema sa bolom u leđima dok su u svemiru i iskakanje diskusa jednom kad se vrate na Zemlju.

Tokom brifinga dok je bio na Međunarodnoj svemirskoj stanici pred povratak na Zemlju, sam Rubio izjavio je da mu kičma raste i da bi to moglo da mu pomogne da izbegne čestu povredu vrata koju astronauti dožive kad njihova svemirska letelica udari u zemlju ako pokušaju da iskrive vrat na sedištima da bi videli šta se dešava.

„Mislim da mi se kičma izdužila sasvim dovoljno da se uglavim u perforaciju sedišta, tako da se neću mnogo mrdati“, rekao je.

• „Limena konzerva iznad sveta” – pripreme Jurija Gagarina za istorijski let
• Kako su se sovjetski kosmonauti obučavali za svemir

Gubitak kilograma

Iako težina znači vrlo malo dok ste u orbiti – okruženje mikrogravitacije znači da sve što nije privezano može slobodno da lebdi po prostoru Međunarodne svemirske stanice, uključujući ljudska tela – održavanje zdrave težine izazov je dok ste u orbiti.

Iako se NASA trudi da osigura da astronauti imaju što raznovrsniji raspon hranljive ishrane, između ostalog najskorije nekoliko listova salate uzgojenih na samoj svemirskoj stanici, to i dalje može imati uticaj na astronautovo telo.

Skot Keli, astronaut NASA-e koji je učestvovao u najskupljoj studiji na efektima dugotrajnog svemirskog leta nakon što je ostao na Međunarodnoj svemirskoj stanici 340 dana dok je istovremeno njegov brat blizanac ostao kod kuće na Zemlji, izgubio je 7 odsto telesne mase dok je bio u orbiti.

Istraživači koji su proučavali Skota Kelija posle njegovog putovanja do Međunarodne svemirske stanice otkrili su da su se bakterije i gljive koje žive u njegovim crevima temeljeno promenile u poređenju sa periodom pre nego što je odleteo u svemir.

Vid

Na Zemlji, gravitacija pomaže da se krv u našim telima kreće prema dole dok ga srce ponovo pumpa nagore.

U svemiru, međutim, ovaj proces se pomeša (mada se telo tome donekle prilagodi) i krv može da se akumulira u glavi više nego što bi to inače normalno činila.

Nešto od te tečnosti može da se sakupi iza oka i oko optičkog nerva, što dovodi do edema.

To može da dovede i do promena u vidu kao što su smanjena oštrina i strukturalne promene u samom oku.

Ove promene mogu da počnu da se dešavaju posle svega dve nedelje provedene u svemiru, ali kako vreme prolazi, taj rizik se povećava.

Neke od promena u vidu vrate se na staro u roku od godinu dana otkako se astronauti vrate na Zemlju, ali neke druge mogu biti trajne.

Izloženost galaktičkim kosmičkim zracima i energetskim solarnim česticama takođe mogu da dovedu do drugih problema sa očima.

Zemljina atmosfera pomaže da nas zaštiti od njih, ali jednom kad ste u orbiti na Međunarodnoj svemirskoj stanici, ta zaštita nestaje.

I dok svemirske letelice mogu da imaju štitove koji nas zaklanjaju od viška radijacije, astronauti na Međunarodnoj svemirskoj stanici prijavili su da su viđali svetlosne bleske u očima kad su kosmički zraci i solarne čestice udarale u njihovu mrežnjaču i očne nerve.

Izmeštanje nerava

Posle njegovog dugog boravka na Međunarodnoj svemirskoj stanici, međutim, ustanovljena je da se Kelijeva kognitivna performansa vrlo malo promenila i da je ostala relativno ista kao bratovljeva na Zemlji.

Međutim, istraživači su primetili da se brzina i tačnost Kelijeve kognitivne performanse jeste pojačala oko šest meseci nakon što je sleteo, moguće dok se njegov mozak ponovo prilagodio Zemljinoj gravitaciji i njegovom veoma drugačijem stilu života kod kuće.

Studija o ruskom kosmonautu koji je proveo 169 dana na Međunarodnoj svemirskoj stanici 2014. godine takođe je pokazala da se neke promene dešavaju na samom mozgu dok je u orbiti.

Otkriveno je da je bilo promena u nivoima nervne konektivnosti u delovima mozga u vezi sa motornom funkcijom – drugim rečima, pokretima – i takođe u vestibularnom korteksu, koji igra važnu ulogu u orijentaciji, ravnoteži i percepciji našeg vlastitog kretanja.

To možda i ne iznenađuje, imajući u vidu neobičnu prirodu bestežinskog stanja u svemiru; astronauti često moraju da uče kako da se kreću efikasno bez gravitacije koja bi ih usidrila za bilo šta i da se prilagode svetu u kom ne postoji gore i dole.

Jedna skorija studija dovela je do zabrinutosti zbog drugih promena u strukturi mozga koje mogu da se dese tokom dugotrajnih svemirskih misija.

Šupljine u mozgu poznate kao desni lateralni i treći ventrikl (zaslužni za pohranjivanje cerebrospinalne tečnosti, obezbeđujući hranljive materije za mozak i izbacivanje otpada) mogu da nateknu i da bude potrebno i do tri godine da se vrate na normalnu veličinu.

• Čovek koji uzgaja zelenu salatu za svemirske stanice
• Svemirski kolačići – astronauti prvi put pekli hranu u svemiru

Dobre bakterije

Očigledno je na osnovu istraživanja iz poslednjih godina da je važan ključ za dobro zdravlje sastav i diverzitet mikroorganizama koji žive na i u našim telima.

Ova mikrobiota može da utiče na način na koji varimo hranu, da utiče na nivoe inflamacije u našim telima i čak da izmeni način na koji funkcioniše naš mozak.

Istraživači koji su proučavali Kelija nakon njegovog putovanja do Međunarodne svemirske stanice otkrili su da su se bakterije i gljive koje su živele u njegovim crevima značajno izmenile u poređenju sa periodom pre nego što je odleteo u svemir.

To možda ne iznenađuje previše, imajući u vidu veoma drugačiju hranu koju je jeo i promene u ljudima sa kojima je provodio dane (preuzimamo zastrašujuću količinu crevnih i oralnih mikroorganizama od ljudi kraj kojih živimo).

Ali izloženost radijaciji i upotreba reciklirane vode, zajedno sa promenama njegove fizičke aktivnosti, mogli su u tome da odigraju izvesnu ulogu.

Koža

Iako je do sada bilo pet astronauta NASA-e koji su proveli više od 300 dana u orbiti, još jednom možemo da zahvalimo Keliju zbog uvida u to kako se njegova koža ponašala dok je bila u orbiti.

Ispostavilo se da je njegova koža povećala osetljivost i dobila osip oko šest dana po povratku sa svemirske stanice.

Istraživači su spekulisali da je odsustvo stimulacije kože tokom misije moglo da doprinese njegovoj neprilici sa kožom.

Geni

Jedan od najznačajnijih nalaza sa Kelijevog produženog putovanja u svemir bili su efekti koje je ono imalo na njegov DNK.

Na kraju svakog niza DNK nalaze se strukture poznate kao telomeri, za koje se veruje da štite naše gene od oštećenja.

Kako starimo, oni se skraćuju, ali istraživanje o Keliju i drugim astronautima otkrili su da svemirska putovanja izgleda da menjaju dužinu tih telomera.

„Najupečatljivije, međutim, bilo je otkriće značajno dužih telomera tokom samog svemirskog leta“, kaže Suzan Bejli, profesorka za zdravlje ekološkog i radiološkog zdravlja na Državnom univerzitetu u Koloradu koja je bila deo tima koji je proučavao Kelija i njegovog brata.

Ona je uradila zasebne studije na još 10 nepovezanih astronauta koji su učestvovali u kraćim misijama od oko šest meseci.

„Takođe je bilo neočekivano da se dužina telomera rapidno smanjila po povratku na Zemlju kod svih članova posade.

Od posebne važnosti za dugoročno zdravlje i trajektorije starenja, astronauti su generalno gledano imali još mnogo kratkih telomera više posle svemirskog leta nego što su imali pre.

Zašto se tačno ovo dešava naučnici tek pokušavaju da razotkriju, kaže ona.

„Imamo neke naznake, ali još dugotrajnih članova posade – kao što je Rubio, koji je proveo godinu dana u svemiru – biće od ključne važnosti za karakterisanje i razumevanje ove reakcije i njenih potencijalnih zdravstvenih ishoda.“

Jedan mogući uzrok je izloženost složenoj mešavini radijacije dok su u svemiru.

Astronauti koji iskuse dugoročnu izloženost dok su u orbiti pokazuju znake oštećenja DNK, kaže ona.

Postojale su i neke promene u ekspresiji gena – mehanizmu koji očitava DNK da bi proizveo proteine u ćelijama – primećene kod Kelija koje su mogle imati veze sa njegovim putovanje u svemir.

Neke od njih su imale veze sa telesnom reakcijom na oštećenje DNK, formiranje kostiju i reakciju imunog sistema na stres.

Većina ovih promena, međutim, vratile su se u normalu u roku od šest meseci po njegovom povratku na Zemlju.

Imuni sistem

Keli je primio nekoliko vakcina pre, tokom i posle putovanja u svemir i pokazalo se da njegov imuni sistem reaguje normalno.

Ali istraživanje Sare Bejli pokazalo je da astronauti zaista dožive neka opadanja broja belih krvnih zrnaca koja su u skladu sa dozama radijacije koje su primili dok su bili u orbiti.

Još uvek, međutim, ima mnogo pitanja koja zahtevaju odgovore, o tome kakav uticaj svemirsko putovanje može da ima na dvonožne vrste sa velikim mozgovima koje su se razvile za život na Zemlji.

Dok se Rubio oporavlja od 371 dana provedenog u svemiru, istraživači će nesumnjivo brižno prosejavati njegove medicinske testove, uzorke krvi i skenove da bi videli šta još mogu da saznaju.

Pogledajte video: Svemirski turizam

Pratite nas na Fejsbuku,Tviteru i Vajberu. Ako imate predlog teme za nas, javite se na [email protected]