L'anno nello spazio di Scott Kelly potrebbe averlo invecchiato, ma per lo più sta bene

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In un famoso esperimento di pensiero einsteiniano chiamato paradosso dei gemelli, un gemello che si imbarcava in un volo vorticoso attraverso lo spazio sarebbe invecchiato più lentamente rispetto al gemello lasciato a casa sulla Terra, a causa della dilatazione del tempo quando si viaggiava vicino alla velocità della luce.

Ma gli scienziati che studiano gli astronauti gemelli della NASA in uno scenario di vita reale hanno trovato un po 'il contrario: l'astronauta Scott Kelly potrebbe essere invecchiato un po' più velocemente a causa della sua lunga permanenza sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS) rispetto al fratello terrestre Mark.

Intendiamoci, le teorie della fisica di Albert Einstein sono al sicuro; Scott Kelly non stava viaggiando nemmeno vicino alla velocità della luce. In questione è la realtà biologica che la vita in orbita - con pericoli come radiazioni, microgravità, sonno scarso e condizioni anguste - può influire sul corpo, accelerando il processo di invecchiamento e aumentando il rischio di cancro.

Fortunatamente per Scott Kelly e tutte le altre anime coraggiose che si avventurano nello spazio, questi effetti negativi non sembrano essere estremi e il corpo sembra essere in grado di riprendersi, secondo l'analisi più approfondita dello studio Twins Study della NASA, pubblicato oggi (aprile 11) nella rivista Science.

Lo studio sui gemelli della NASA

L'opportunità di studiare gli unici gemelli identici conosciuti, per non parlare dei fratelli, che hanno entrambi viaggiato nello spazio era troppo grande per far passare la NASA. Mark ha volato in quattro missioni spaziali della NASA, ognuna della durata di due settimane, e si è ritirato nel 2011.

Scott volò anche su quattro missioni spaziali della NASA, e le prime tre furono brevi. Per la quarta missione, tuttavia, la NASA ha inviato Scott alla ISS per 342 giorni nel 2015. L'obiettivo era studiare gli effetti sulla salute di un lungo volo spaziale, simile per lunghezza ai nove mesi necessari per viaggiare su Marte. Con Scott e Mark, la NASA ha trovato i soggetti di prova e controllo perfetti, perché i fratelli condividono lo stesso DNA.

I gemelli sono stati monitorati prima, durante e dopo il volo quasi annuale. Lo studio pubblicato oggi rappresenta 10 indagini separate - dall'alto verso il basso, cioè dalla cognizione del cervello e dalla salute della vista fino ai cambiamenti nei batteri intestinali - condotte da ricercatori biomedici con sede nell'università in gran parte non affiliati alla NASA.

La scoperta chiave fu che Scott si riprese principalmente dal suo anno nello spazio dopo un intero anno sulla Terra. Detto questo, c'erano alcune curiose osservazioni.

Telomeri e radiazioni

Mentre è in orbita, la lunghezza dei telomeri di Scott - che sono cappucci molecolari trovati alla fine di ciascun cromosoma - è effettivamente aumentata, un segno di invecchiamento inverso. La lunghezza dei telomeri generalmente diminuisce con l'età. Questa è stata la prima osservazione convincente dell'allungamento dei telomeri, sulla Terra o nello spazio, secondo Susan Bailey, professore di biologia e oncologia del cancro da radiazioni presso la Colorado State University e uno dei principali investigatori dello studio.

Ma Scott ha perso questi guadagni a lungo una volta tornato sulla Terra e potrebbe, in effetti, avere danni permanenti ai suoi telomeri, ha detto Bailey. (Non è chiaro cosa abbia causato l'allungamento dei telomeri di Scott nello spazio.)

"La lunghezza media dei telomeri di Scott dopo il volo si è stabilizzata vicino ai suoi livelli di preflight", ha detto Bailey a Live Science. "Tuttavia, dopo il volo aveva molti più telomeri corti rispetto al passato. Ed è qui che penso che le conseguenze sulla salute a lungo termine siano - probabilmente a rischio aumentato di invecchiamento accelerato o patologie associate all'età come le malattie cardiovascolari e alcune tumori ".

Inoltre, almeno fino a un anno dopo il suo volo, Scott subì continue modifiche ai suoi sistemi immunitari e di riparazione del DNA rispetto alla verifica preliminare.

"Non sappiamo ancora se sia buono o cattivo, ma possiamo dire che sembra che il processo di adattamento alle condizioni della Terra richieda un po 'di tempo", ha affermato Christopher Mason, professore associato di fisiologia e biofisica presso Weill Cornell Medicine a New York, anche investigatore capo dello studio.

Mason ha dichiarato a Live Science che non è noto se Scott abbia un rischio aumentato di cancro a lungo termine a causa della sua esposizione alle radiazioni cosmiche e solari a bordo della ISS. Mark e Scott sono stati diagnosticati e trattati con successo per il cancro alla prostata nel 2007, un cenno alla loro somiglianza genetica. Scott, tuttavia, ha descritto la potenziale minaccia di cancro derivante dalle radiazioni spaziali come una bomba a orologeria al suo interno.

Viaggi nello spazio e salute di lunga durata

Nonostante abbia una dimensione del campione di solo uno, o forse due, lo studio Twins della NASA ha ampie implicazioni per la comprensione dei rischi per la salute dei viaggi nello spazio di lunga durata, ha affermato Markus Löbrich, professore di biologia delle radiazioni e riparazione del DNA presso l'Università di Tecnologia di Darmstadt in Germania. Löbrich non faceva parte dello studio ma ha co-scritto un pezzo prospettico di accompagnamento pubblicato anche sulla rivista Science.

Löbrich ha detto a Live Science che si sa poco prezioso sugli effetti sulla salute dei viaggi nello spazio, ma lo studio Twins della NASA ha fatto i primi passi nella quantificazione dei rischi. Ha detto che i cambiamenti dei telomeri, per esempio, sono potenzialmente gravi e potrebbero essere il risultato di radiazioni di particelle. La dose di radiazioni in una missione su Marte potrebbe essere fino a cinque volte superiore rispetto a una missione ISS, quindi la NASA deve pensare a modi per proteggere gli astronauti che viaggiano avanti e indietro, ha detto.

Ma Robert Zubrin, un esperto di radiazioni, fondatore e presidente della Mars Society, ha dichiarato a Live Science che lo studio Twins della NASA "sostiene il caso in cui le radiazioni non sono uno spettacolo per le missioni umane su Marte".

Zubrin, che non è stato coinvolto nello studio, ha stimato che la dose di radiazioni di un anno sulla ISS, parzialmente protetta dalle radiazioni solari e cosmiche, sarebbe equivalente alla dose di un viaggio di sei mesi su Marte, alla massima velocità che gli attuali metodi di propulsione potrebbero portarci lì. Quindi, il fatto che Scott Kelly non abbia mostrato alcun effetto negativo immediato dal suo lungo soggiorno sulla ISS, come è vero per altre persone che hanno avuto un'esposizione cumulativa di radiazioni nello spazio comparabile, fa ben sperare per l'esplorazione di Marte, ha detto Zubrin.

Arrivare su Marte più velocemente sarebbe lo scenario migliore per ridurre al minimo i rischi per la salute. Viaggiando alla velocità della luce, come il gemello di Einstein, arriveremmo in pochi minuti. Escludendo una svolta così fantastica nella propulsione, dovremo accontentarci di 6-9 mesi. Grazie a Scott e Mark Kelly, gli scienziati ora sono più sicuri che il viaggio, per quanto arduo, probabilmente non sarà mortale.

Segui Christopher Wanjek @wanjek per i tweet quotidiani su salute e scienza. Wanjek è l'autore di "Spacefarers: come gli umani sistemeranno la luna, Marte e oltre" dalla Harvard University Press, primavera 2020.

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