İnsan Vücudunun Yerçekimsiz Ortam Karşısında Verdiği Tepkiler: NASA'nın İkizler Çalışması
Güncelleme tarihi: 6 Ağu 2019
İlayda Demir, Sakarya Üniversitesi Tıp Fakültesi
İnsan vücudu yerçekimi ortadan kalktığında ne gibi tepkiler verir? Belki de uzayda vücudumuz hiç beklemediğimiz bambaşka bir şekilde çalışıyordur..
Astronot Scott Kelly, 1 yılı Dünya’dan kilometrelerce yükseklikte, saniyede 8 km hızla yol alan, her 90 dakikada Dünya’nın çevresinde bir tur dönen (ki bu günde 16 kez gün doğumunu izleyebilmek demek dev laboratuvar Uluslararası Uzay İstasyonu’nda (ISS), mikro yerçekimi ortamında geçirdi. Tek yumurta ikizi (monozigotik) olan astronot Mark Kelly, burada Dünya’da kaldı.
Bu kaçırılmaz bir fırsattı. Kelly kardeşler genetik olarak özdeş olduğundan uzaydaki Scott’ın vücudunda gerçekleşen değişiklikler dünyadaki Mark ile karşılaştırılarak izlenebilirdi. Bilim insanları uzun süreli uzay uçuşunun insan vücudu üzerindeki etkilerinin ilk kapsamlı, entegre multiomik* analizini gerçekleştirdi.
Dünya insanların doğup yaşadığı, uyum sağladığı yer. Mikro yerçekimi ve iyonlaştırıcı radyasyonun olduğu uzayda bazı şeyler değişmeye başlar. Bu değişikliklerin bazılarını izleyebiliriz - örneğin, uzun süreli uzay uçuşunun gözde anatomik değişiklikler, hızlı kemik yoğunluğu kaybı ve beyinde mikroyapısal değişiklikler ile sonuçlanabileceğini biliyoruz. İkizler genetik olarak özdeş olduğundan moleküler seviyedeki değişiklikler de gözlemlenebilir.
NASA'nın İkizler Çalışması’nda bilim insanlarının yaptığı da işte tam olarak bu. Vücudumuzun değişkenlere verdiği cevapları bir araya getirerek insan vücudunun çalışma mekanizması ve uyum sağlama süreçlerini haritalamak.
Yeni yayınlanan yazıda, Scott'ın vücudunda Mark'ınkine kıyasla çeşitli değişiklikler olduğu açıklandı. Geçici ve kalıcı değişiklikler.
Scott'ın gözlerindeki değişiklikler - göz küresinin düzleşmesi ve daha kalın bir retina siniri gibi - diğer astronotlarda gözlemlenenlerle, kemik yoğunluğu kaybında olduğu gibi, tutarlıydı.
Oksijen yoksunluğu stresi, artan iltihaplanma ve beslenme değişiklikleri özellikle immün sistemle ilgili Scott'ın gen ekspresyonunda %7'lik kalıcı bir değişikliğe sebep oldu. (Genler değil, gen ifadeleri değişti, epigenetik** bir değişiklik)
Uzay uçuşunun, mikrobiyom bakterilerinin çeşitliliği değişmese de, bağırsak mikrobiyomundaki bakteri oranında bir kaymaya sebep olduğu tespit edildi. Bu bilgi, Mars'a yapılacak görevde mikrobiyomun sağlıklı kalabilmesi için pre, pro ve postbiyotik beslenme planının hazırlanmasına yardımcı olabilir.
Grip aşısı, Dünya'da olduğu kadar uzayda da işe yarıyor, bu iyi bir haber. Bağışıklık sistemi uzayda uygun şekilde yanıt veriyor.
Telomerler, her bir DNA zincirinin ucunda bulunan kromozomları koruyan tekrarlayan dna dizileridir. (İnsanlar için TTAGGG) Ayakkabı bağcıklarının ucundaki plastik başlıklar gibi. Telomerler, her bir DNA replikasyonu/hücre bölünmesi/yaşlanma ile kısalır. Stres, sigara, obezite, egzersiz eksikliği ve yetersiz beslenme gibi faktörler de telomer kısalmasına sebep olabilir. İlginç olan şu ki Scott'ın beyaz kan hücrelerinde bulunan telomerlerin uzunluğu değişti. Scott uzayda olduğu sürede telomerleri uzadı ama sonra Dünya’ya geri döndüğünde normale dönerek kısaldı.
İyonize radyasyon, Scott'ın kromozomlarında bazı yapısal değişikliklere ve mikro yerçekimi ortamı karotis arter duvarında kalınlaşma ve kollajen kaybına sebep oldu. Bazı bilişsel değişiklikler de oldu. Scott'un bilişsel performansı (zihinsel uyanıklık, mekansal yönelim, duyguların tanınması gibi) uzayda iyi kalmasına rağmen, Dünya'ya döndükten sonra düşüş gösterdi. Bu muhtemelen Dünya’nın yerçekimine yeniden maruz kalma ve görev sonrası yoğun programdan kaynaklanıyor.
Bazı değişiklikler devam etse de çoğu neyse ki geçiciydi. ‘Ortalama telomer uzunluğu, gen ekspresyonu ve mikrobiyom değişiklikleri Dünya'ya döndükten sonraki 6 ay içerisinde uçuş öncesi değerlerine geri dönse de; bazı genlerin ekspresyon seviyesi, kısa telomer sayısındaki artış ve zayıflamış bilişsel fonksiyon gibi değişiklikler eski haline dönmedi.
"Bu multiomik, moleküler, fizyolojik ve davranışsal veriler, gelecekte gerçekleştirilecek uzay yolculuklarına hazırlanmada değerli bir yol haritasıdır."
Orijinal makaleyi linke tıklayarak okuyabilirsiniz.
https://science.sciencemag.org/content/364/6436/eaau8650
*omik: Biyoloji bilim dalında kullanılan bir ek. "–omik", biyolojik moleküllerin incelenmesi adına yapılan çalışmaları ifade eder. Genomik, proteomik, metabolomik, transkriptomik, epigenomik gibi.
**epigenetik: DNA sekansından bağımsız, gen ifadesi değişimi.
Kaynakçalar:
1. https://www.sciencealert.com/nasa-s-twin-study-shows-us-the-hazards-of-long-term-spaceflight
2. https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/pinwheel_041119_me-01_0.png
3. https://www.nasa.gov/feature/nasa-s-twins-study-results-published-in-science