وجدت دراسة أن أفراد طاقم Inspiration4 الأربعة، وهي أول مهمة فضائية مدنية على الإطلاق، أصبحوا أصغر سنا وراثيا أثناء إقامتهم في الفضاء. لكن التأثيرات لم تدم طويلا. يحاول العلماء الآن كشف كيفية تأثير بيئة الفضاء على الحمض النووي البشري.
كان لأفراد طاقم Inspiration4 جدول أعمال مزدحم خلال رحلتهم إلى الفضاء التي استغرقت ثلاثة أيام في سبتمبر 2021. فبدلاً من مجرد الطفو في حالة انعدام الوزن والاستمتاع بالمناظر الخلابة من كبسولة الفضاء المعدلة Crew Dragon Resilience، أعاروا أجسادهم للعلم.
كانت هايلي أرسينو، كبيرة المسؤولين الطبيين في البعثة ومساعد الطبيب المدرب، مشغولة خلال مدارها الزمني بأخذ عينات دم ومسحات من الجلد لها ولرفاقها في الطاقم. أعقبت عودتهم إلى الأرض مجموعة من الاختبارات واستمرت لعدة أشهر بعد ذلك.
وقد نُشرت نتائج هذه التجارب في ثلاث أوراق علمية في مجلتي Nature وNature Communications يوم الثلاثاء الموافق 11 يونيو. وأظهرت الاختبارات أن بيئة الفضاء لها تأثيرات سريعة المفعول وعميقة على جسم الإنسان، والتي يمكن اكتشافها في علامات في الدم بعد بضع ساعات فقط في المدار.
وسبق أن أجرت ناسا وجاكسا ووكالة الفضاء الأوروبية تجارب مماثلة مع رواد الفضاء أثناء الإقامات الطويلة في محطة الفضاء الدولية، لكن مهمة Inspiration4 أتاحت للعلماء فرصة لدراسة المراحل الأولى لهذه العمليات التي يسببها الفضاء في جسم الإنسان. .
متعلق ب: Inspiration4: أول رحلة فضائية مدنية بالكامل على متن SpaceX Dragon
قبعات الكروموسوم تصبح أطول
يقول كريس ماسون، أستاذ علم الجينوم وعلم وظائف الأعضاء والفيزياء الحيوية في كلية طب وايل كورنيل وعضو المجلس الاستشاري العلمي في شركة التكنولوجيا الحيوية Seer التي تم استخدام جهاز Proteograph فيها: “إننا نقترب من النقطة التي يمكننا فيها قياس جرعة الفضاء على الجسم تقريبًا”. لتحليل البيانات، قال لموقع Space.com في مقابلة. “لقد كانوا في الفضاء لبضعة أيام فقط، ولكن يمكننا بالفعل رؤية العلامات المبكرة للتعرض لرحلات الفضاء على الجسم بما في ذلك تغيرات البروتين وتغييرات التعبير الجيني.”
على سبيل المثال، لاحظ الباحثون أن العلامات التي تشير إلى شيخوخة الحمض النووي انخفضت في الفضاء، مما يجعل الحمض النووي لأفراد الطاقم يبدو أصغر سنا وأكثر صحة. هذه العلامات، المعروفة باسم التيلوميرات، هي أغطية تحمي الكروموسومات التي من المعروف أنها تقصر مع تقدم العمر وبسبب العوامل البيئية والإجهاد.
أما بالنسبة للمشاركين في Inspiration4، فقد أصبحت التيلوميرات أطول أثناء المهمة الفضائية. ولاحظ العلماء سابقًا إطالة التيلومير لدى رائد الفضاء ناسا سكوت كيلي عندما درسوا آثار إقامته لمدة عام في المدار في عام 2015 على جسده. وكانت النتائج مفاجئة بالفعل في ذلك الوقت، حيث توقع الباحثون أن يحدث العكس بسبب المستويات العالية من الإجهاد الذي يتعرض له الكائن الحي في الفضاء.
يقول العلماء إن رؤية هذه التأثيرات على أفراد طاقم Inspiration4 بعد بضعة أيام فقط في الفضاء كان أمرًا غير متوقع.
وقالت سوزان بيلي، أستاذة بيولوجيا السرطان الإشعاعي وعلم الأورام في جامعة ولاية كولورادو والتي قادت البحث، في مؤتمر صحفي عرضت فيه الأوراق البحثية يوم الاثنين 10 يونيو: “لقد رأينا استطالة التيلومير في جميع أفراد الطاقم الأربعة”. إنها حقًا نتيجة رائعة بعدة طرق وتساعدنا على ترسيخ نتائجنا.”
ويعتقد الباحثون أن استطالة التيلومير يتم تحفيزها كاستجابة وقائية من خلال التعرض لبيئة الإشعاع العالي في الفضاء. وقد تم قياس تأثيرات مماثلة لدى متسلقي الجبال بعد أن تسلقوا أعلى القمم في العالم.
وقال ماسون، المؤلف الرئيسي لاثنتين من الدراسات: “نعتقد أن الحمض النووي يعادل عملية الهرمونات”. “إنه التأثير الذي نراه عندما تضغط على الجسم، على سبيل المثال في صالة الألعاب الرياضية، تتألم عضلاتك، لكن الجسم يستجيب ببناء القوة.”
ومع ذلك، هناك مشكلة، كما قال بيلي. بعد عودة رواد الفضاء إلى الأرض، تتقلص التيلوميرات على الفور تقريبًا وتصبح أقصر مما كانت عليه قبل رحلة الفضاء. وقال بيلي إن الباحثين لا يفهمون ما الذي يسبب تقصير الشعر ولكنهم يأملون أن يتمكنوا من التحكم في الاستجابة في المستقبل.
وقال بيلي: “يستغرق الأمر عدة أشهر حتى تتعافى التيلوميرات”. “إنها واحدة من الأشياء التي لا تعود تمامًا إلى حيث كنت عندما بدأت. نعتقد أن هناك فرصة حقيقية للتفكير في النتائج الصحية طويلة المدى لرواد الفضاء بمجرد عودتهم إلى الأرض وكيف يمكننا مراقبة أفضل وتحسين هذه النتيجة.”
يؤدي تقصير التيلوميرات الواقية إلى تلف الحمض النووي و يجعل الأفراد عرضة لمجموعة من الأمراض بما في ذلك السرطان وأمراض القلب أو نقص جهاز المناعة. لكن الأبحاث تشير إلى ذلك النظم الغذائية الصحية والممارسات التصالحية مثل التأمل يمكن أن يساعد تلك الأغطية الصبغية على التعافي.
تمامًا كما هو الحال مع رواد الفضاء في مهمة طويلة الأمد، أظهرت أجسام أفراد طاقم Inspiration4 علامات أخرى للشيخوخة أثناء رحلة الفضاء بما في ذلك زيادة علامات فقدان العظام والعضلات وإجهاد الدماغ. ومع ذلك، عادت تلك المستويات إلى مستويات ما قبل الرحلة في غضون ستة أشهر. لا يبدو أن أعضاء طاقم Inspiration4، Hayley Arceneaux وChris Sembroski، الذين شاركوا في الإحاطة، يندمون على التدهور الذي عانت منه التيلوميرات الخاصة بهم بسبب رحلتهم الفضائية.
قال أرسينو: “كنت سعيدًا جدًا لأنني تمكنت من المساهمة في المجال العلمي وأعلم أنه كان مهمًا جدًا لجميع أفراد طاقمنا”.
وأضاف سمبروسكي: “إنه لمن دواعي التواضع والشرف حقًا أن أكون جزءًا من هذه الدراسة. لا أعتقد أن أيًا من أفراد طاقمنا قد فهم حقًا الإمكانات الكاملة لما ستتحول إليه هذه المهمة، ولكن كان من المذهل رؤية التأثيرات التي جاءت منه.”
ووجدت الدراسة أيضًا أن عضوات الطاقم أرسينو والجيولوجي سيان بروكتور تعافوا بشكل أسرع من رحلة الفضاء مع عودة معظم علاماتهم الصحية إلى مستويات ما قبل الرحلة بشكل أسرع من نظرائهم الذكور سيمبروسكي وقائد المهمة والمتبرع جاريد إسحاقمان. تؤكد النتائج الملاحظات التي أجريت على رائدات فضاء ناسا وتشير إلى أن أجساد النساء قد تكون أكثر ملاءمة لتحمل ضغوط رحلات الفضاء.
ستكون البيانات جزءًا من مستودع البيانات البيولوجية لرواد الفضاء مفتوح الوصول، وهو Space Omics والأطلس الطبي (SOMA)، والذي تم نشره أيضًا كجزء من حزمة Nature. يحتوي الأطلس على بيانات من بعثات فضائية طويلة الأمد أجرتها وكالة ناسا وجاكسا ووكالة الفضاء الأوروبية، وهو مصدر أول من نوعه يسمح للباحثين بمقارنة ودراسة التغيرات البيولوجية والفسيولوجية والوراثية العديدة التي يمكن أن تحدث عند البشر بالتفصيل. أثناء رحلة الفضاء.
ويأمل الباحثون أن تمكنهم قاعدة البيانات في المستقبل ليس فقط من اختيار الأشخاص الأكثر ملاءمة وراثيًا لتحمل قسوة السفر إلى الفضاء، ولكن أيضًا من وضع استراتيجيات لتحسين النتائج للأشخاص الأقل ملاءمة.
وقال ماسون: “نريد استخدام هذه البيانات للتنبؤ بكيفية استجابة الناس للفضاء على المستوى الفسيولوجي والجزيئي”. وأضاف: “في النهاية، نود إيجاد طرق لتعزيز استجابتهم، واستهداف بعض التغييرات باستخدام دواء ومساعدتهم، حتى لا نستبعد أي شخص من الذهاب إلى الفضاء”.
قصص ذات الصلة:
– افتتحت مهمة SpaceX's Inspiration4 للتو حقبة جديدة من الرحلات الفضائية الخاصة
— ستكون هايلي أرسينو من Inspiration4 أصغر أمريكية تصل إلى الفضاء وأول رائدة فضاء مزودة بطرف اصطناعي
— يعود طاقم Inspiration4 الخاص بشركة SpaceX إلى الأرض بهبوط تاريخي قبالة ساحل فلوريدا
في الواقع، نشر ماسون كتابًا في عام 2021 بعنوان “الـ 500 عام القادمة: هندسة الحياة للوصول إلى عوالم جديدة”، والذي يطرح فيه قضية هندسة البشر وراثيًا لجعلهم أكثر ملاءمة لاستكشاف النظام الشمسي واستيطانه. وهو يعترف بأن الوضع الحالي للمعرفة ليس كافيًا لمحاولة تعديل جينومات رواد الفضاء.
وقال مايسون: “ربما نحتاج إلى 20 عامًا أخرى من البيانات قبل أن أفكر في أنه يمكننا الحصول على تخمين جيد بشأن ما يجب القيام به”. “لكن هذه هي بداية تحديد التغييرات التي يجب استهدافها، وما الذي يجب بناء أدوية جديدة حوله، وما يمكننا القيام به في يوم من الأيام.”
يمكن أن يساعد البحث أيضًا علماء الطب على الأرض في البحث عن علاجات للأمراض الوراثية التي تدمر حياة ملايين الأطفال في جميع أنحاء العالم والتي لا يوجد علاج لها حاليًا.
يمكن العثور على الدراسات الثلاث المنشورة في مجلة Nature حول التغييرات الجينية التي تحدثها رحلات الفضاء هنا, هنا و هنا.