„Planeta jest kolebką rozumu, ale nie można wiecznie żyć w kolebce” – napisał w 1911 roku pionier technologii rakietowych Konstantin Ciołkowski. Nasz gatunek ma w sobie potrzebę eksplorowania, czego najlepszym dowodem jest okres wielkich odkryć geograficznych. Teraz chcemy sięgnąć dalej, ku innym planetom i księżycom Układu Słonecznego.
WIDEO…
Poza ziemską ochroną
Ziemska grawitacja oraz chroniące nas przed promieniowaniem kosmicznym atmosfera i pole magnetyczne wpłynęły na ewolucję życia na naszej planecie. Eksplorując kosmos, nasz gatunek musiałby przetrwać w warunkach, do jakich nie został stworzony. Nowa praca badaczy z Medical College of Wisconsin, opublikowana w czasopiśmie „PLOS One”, analizuje długofalowe skutki symulowanych warunków dalekiego kosmosu dla organizmu. Wnioski nie napawają optymizmem.
Ponieważ nie mamy laboratorium w dalekiej przestrzeni kosmicznej, a Międzynarodowa Stacja Kosmiczna znajduje się w obrębie ziemskiej magnetosfery, która odchyla część naładowanych cząstek, naukowcy starają się odtwarzać warunki panujące w odległym kosmosie na Ziemi. Ze względów praktycznych i etycznych długotrwałe eksperymenty nie są prowadzone na ludziach, lecz na szczurach.
Kosmiczne laboratorium na Ziemi
Aby symulować nieważkość, uczeni z Medical College of Wisconsin zastosowali opracowaną przez NASA metodę odciążania kończyn tylnych (HLU, z ang. hindlimb unloading). Szczury w średnim wieku, odpowiadającym wiekowi typowych astronautów, przez 30 dni miały tylne łapy uniesione za pomocą uprzęży przymocowanej do ogona. Ich ciała były nachylone pod kątem 30 stopni, co odciążało dolne partie i przesuwało płyny ustrojowe ku głowie – podobnie jak w mikrograwitacji.
Promieniowanie kosmiczne odtworzono w Laboratorium Promieniowania Kosmicznego NASA w Brookhaven National Laboratory przy użyciu symulatora „simGCRsim”, wykorzystującego pięć rodzajów jonów i sześć wiązek. Urządzenie bombardowało szczury szybkimi protonami oraz ciężkimi jonami, m.in. krzemu i żelaza, które mogłyby przeniknąć przez osłony statku lecącego na Marsa. W ciągu kilku minut zwierzęta otrzymały dawkę odpowiadającą wielomiesięcznej ekspozycji w kosmosie.
Po zakończeniu tej procedury zwierzętom pozwolono żyć dalej, a badacze obserwowali je przez około rok, czyli okres odpowiadający mniej więcej 25 latom ludzkiego życia.
Blizny na sercu
W publikacji opisano trzy główne ustalenia, jednak badaczy początkowo interesował przede wszystkim wpływ na serce. Po otrzymaniu dawki 1,5 greja (jednostki pochłoniętej dawki promieniowania) u szczurów zaczęło rozwijać się włóknienie okołonaczyniowe. Jest to rodzaj tkanki bliznowatej otaczającej naczynia wieńcowe, które zaopatrują serce w krew. Po 270 dniach od napromienienia ilość tej tkanki podwoiła się. Mogła ona uciskać naczynia krwionośne, co potencjalnie znacznie zwiększało ryzyko zawału serca. Co ciekawe, symulacja nieważkości zasadniczo nie miała wpływu na ten wynik.
Kiedy badacze poddali szczury działaniu niższej dawki, bardziej zbliżonej do całkowitej ekspozycji astronautów podczas trzyletniej misji na Marsa, zauważyli, że bliznowacenie w obrębie serca nie było widoczne od razu. Jednak po roku występowało już u 83% zwierząt. Oznacza to, że skutki promieniowania mogą ujawniać się dopiero po czasie odpowiadającym nawet kilku dziesięcioleciom ludzkiego życia.
Eksperyment ujawnił również długotrwałe osłabienie odporności szczurów. Wiele miesięcy po ekspozycji w ich śledzionach nadal było o dwie trzecie mniej komórek NK (od ang. natural killer, czyli „naturalni zabójcy”), które zwalczają komórki zakażone wirusami i nowotworowe. Po samej symulowanej mikrograwitacji ich liczba wracała do normy, lecz dodatkowe napromienienie ograniczało odbudowę. Sugeruje to, że promieniowanie osłabia zdolność szpiku kostnego do reagowania na stres fizjologiczny.
Roboty w kosmosie
Po 235 dniach od napromienienia badacze wykryli również trwałe mutacje w genach białych krwinek, m.in. związanych z klonalną hematopoezą o nieokreślonym potencjale (CHIP). Zjawisko to zwykle pojawia się z wiekiem, gdy zmutowane komórki krwi zyskują przewagę nad pozostałymi. Wiąże się ze zwiększonym ryzykiem białaczki oraz czterokrotnie większym ryzykiem zawału i udaru, ponieważ nasila stan zapalny ścian tętnic. Promieniowanie najwyraźniej przyspieszyło te zmiany.
Wyniki są niepokojące, choć autorzy zastrzegają, że dawkę promieniowania podano jednorazowo, a nie rozłożoną w czasie, oraz że badano wyłącznie samce, więc rezultaty mogą nie dotyczyć całej populacji astronautów. Oczywiście rozwój technologii może w przyszłości pozwolić na budowę statków, które skutecznie ochronią załogę przed promieniowaniem kosmicznym, ale do tego czasu chyba lepiej jest wysyłać w odległy kosmos sondy bezzałogowe.
Źródła: PLOS One, Universe Today
