Astronautin Karen Nyberg auf der Internationalen Raumstation. (NASA) Der Weltraum ist ein lebensfeindlicher Ort. Wir haben vielleicht die Technologie entwickelt, um Astronauten in die Umlaufbahn zu bringen und sie sicher nach Hause zu bringen, aber Wissenschaftler sind immer noch dabei, herauszufinden, wie sich die Raumfahrt auf die menschliche Gesundheit auswirkt, insbesondere auf lange Sicht.
Das ist vor allem wichtig geplante Missionen zum Mars finden statt , um die Gesundheit und Sicherheit der Astronauten an Bord dieser bedeutsamen Flüge zu gewährleisten.
Wir wissen bereits aus Astronautenstudien – vielleicht am berühmtesten: Zwillingsstudie der NASA mit den eineiigen Zwillingen Scott und Mark Kelly – diese ausgedehnte Raumzeit wirkt sich aus Blutfluss zum Gehirn , verändert das Darmmikrobiom und verstärkt Entzündungen und Ursachen verschwommene Sicht , brüchige Knochen und Muskelschwund .
Studien an Mäusen, die einen Raumflug simulieren, deuten ebenfalls auf einen Flug ins All hin lässt das Immunsystem altern Und schädigt das Gehirn .
Jetzt haben Wissenschaftler in einer großen gemeinsamen Anstrengung eine riesige Sammlung von fast 30 Artikeln veröffentlicht, die sich mit den Gesundheitsrisiken der Raumfahrt befassen.
Die Sammlung stellt den größten Satz weltraumbiologischer Daten dar, der jemals erstellt wurde, und enthält einige umfangreiche Analysen von Beobachtungen von weltraumtauglichen Fliegen, Würmern, Mäusen und natürlich Astronauten.
Einige der Ergebnisse bestätigen, was wir über weltraumbedingte Gesundheitsprobleme wussten, während andere Studien neue Erkenntnisse liefern, frühere Ergebnisse klären oder Möglichkeiten zur Verbesserung zukünftiger Experimente finden.
„Obwohl im letzten Jahrzehnt erhebliche Fortschritte beim Verständnis [der] Gesundheitsrisiken [der Raumfahrt] erzielt wurden, sind weitere Forschungsarbeiten erforderlich, um eine sicherere bemannte Weltraumforschung jenseits der [erdnahen Umlaufbahn] zu ermöglichen, einschließlich Mond-, Mars , und Weltraummissionen“, so die Forscher Schreiben Sie in einem übergreifenden Rezensionspapier das steht im Vordergrund der Sammlung.
Die Gesundheitsgefahren der Raumfahrt beginnen mit den G-Kräften, denen Astronauten beim Start ausgesetzt sind, und setzen sich fort mit der Belastung durch gefährliche Weltraumstrahlung und Mikrogravitation im Weltraum.
Auf der tückischen Reise zum Mars beispielsweise werden Astronauten weit über die schützende Magnetosphäre der Erde hinausgehen und während der beträchtlichen Zeitspanne, die sie benötigen, um zu unserem nächsten Nachbarplaneten aufzubrechen und zurückzukehren, kosmischer Strahlung ausgesetzt sein.
Für Astronauten, die in geringer Schwerkraft an Bord schweben Internationale Raumstation (ISS) beträgt der längste Aufenthalt aller Astronauten derzeit 437 Tage. Offensichtlich haben wir noch einen langen Weg vor uns, um die Gesundheitsrisiken von Langstreckenflügen in den Weltraum wirklich einzuschätzen, und die Wissenschaftler müssen nur mit den uns vorliegenden Daten arbeiten.
Viele der in dieser Sammlung veröffentlichten Studien haben Daten aus früheren Experimenten zusammengefasst oder neu analysiert, die Forschern über frei zugängliche Datenportale wie die der NASA zur Verfügung gestellt wurden GeneLab-Plattform .
Die Kombination solcher Daten ist eine Möglichkeit, die resultierenden Analysen zu stärken (häufig prüfen Forscher, ob das, was in einem Datensatz gefunden wurde, auch in einem anderen zutrifft) und die bei kostspieligen Raumflügen gesammelten Daten zu maximieren.
„Eine kollektive Analyse über mehrere Modelle und Humanstudien hinweg kann zu einem umfassenderen Verständnis der physiologischen und gesundheitsbezogenen Auswirkungen der Weltraumumgebung auf den Menschen führen.“ schreiben die Forscher , erklären ihren Ansatz.
Eine Studie analysierte beispielsweise Daten von fast 60 Astronauten und Hunderten von GeneLab-Proben, um nach einem universellen Mechanismus zu suchen, der die weit verbreiteten Gesundheitsveränderungen verbindet, die in verschiedenen Genen, Zellen, Geweben, Körpersystemen, Organen und Muskeln beobachtet wurden.
Insgesamt zeigte die Studie „systemische Veränderungen“ in der Funktion der Mitochondrien – den Kraftpaketen in unseren Zellen, die Sauerstoff und Nährstoffe in Energie umwandeln.
„Was wir immer wieder herausgefunden haben, war, dass mit der Mitochondrien-Regulation etwas passiert, das alles aus dem Gleichgewicht bringt“, sagte Afshin Beheshti, Bioinformatiker am Ames Research Center der NASA.
Dies könnte die beobachteten Störungen im Immunsystem und im Tagesrhythmus von Astronauten erklären, so die Autoren schreiben .
Eine weitere Studie verglichen die Daten der Kelly-Zwillinge mit denen von elf nicht verwandten Astronauten, die etwa sechs Monate auf der ISS verbrachten, und untersuchten dabei insbesondere deren Telomere. Dabei handelt es sich um die Schutzkappen an den Enden unserer Chromosomen, die typischerweise mit zunehmendem Alter erodieren.
Überraschenderweise stellten die Forscher fest, dass die Telomere einiger Astronauten während ihres Raumflugs länger wurden, die Gruppe jedoch nach der Rückkehr im Allgemeinen kürzere Telomere aufwies als vor ihrem Flug.
„Für die Zukunft ist es unser Ziel, eine bessere Vorstellung von den zugrunde liegenden Mechanismen zu bekommen, davon, was während eines langen Raumflugs im menschlichen Körper vor sich geht und wie es zwischen den Menschen variiert.“ sagte Susan Bailey, Expertin für Telomerbiologie an der Colorado State University. „Nicht jeder reagiert gleich.“
Es gab auch einige interessante Erkenntnisse von a Studie das Daten aus der Twins-Studie der NASA erneut analysierte. Es deutete darauf hin, dass der Anstieg der Entzündungsmoleküle, der im Blut von Scott Kelly beobachtet wurde, als er zur Erde zurückkehrte (nach 340 Tagen auf der ISS), eher ein Zeichen für Muskelregeneration als eine Immunantwort sein könnte.
Diese Studien sind offensichtlich durch die sehr geringe Anzahl von Astronauten und Tieren, die wir in den Weltraum schicken können, begrenzt – und hier kommen die Würmer und Fliegen ins Spiel. Die Verwendung dieser Kreaturen ist eine einfache Möglichkeit, Raumfahrtexperimente auszuweiten, weshalb sie in den Artikeln erwähnt werden , zu.
Eine Studie über Spulwürmer auf der ISS fanden subtile Veränderungen in etwa 1.000 Genen, insbesondere solchen, die die Funktion von Nervenzellen betreffen eine weitere Studie , diesmal mit Fliegen, vermuteten, dass ein längerer Aufenthalt in der Schwerelosigkeit die Stärke ihres schlagenden Herzens verringert.
Alles in allem stellt diese Sammlung von Arbeiten – die Arbeit von rund 200 Forschern der NASA und anderer Regierungsbehörden, Universitäten und Gruppen der Luft- und Raumfahrtindustrie – einen soliden Beitrag zu unserem Verständnis der Gesundheitsrisiken dar, die ein Aufenthalt im Weltraum mit sich bringt.
Die vollständige Liste der veröffentlichten Artikel wurde in der Zeitschrift zusammengestellt Zelle .