Истории

Исследование генетики в космосе — новая перспективная область науки

Невесомость не идет человеку на пользу

23 января 2017, 18:38

Отсутствие физической активности в космосе чревато намного более серьезными проблемами со здоровьем, чем на поверхности Земли. Невесомость вредит не только опорно-двигательному аппарату, но даже может повлиять на геном человека. Исследовать эту важную проблему и искать пути ее решения собираются в Государственном университете Болл в США.

В космосе нельзя просто встать на беговую дорожку и побежать, как на Земле. Нехватка физической активности только усугубляет состояние человека на орбите.

Невесомость наносит существенный вред человеческому организму: среди симптомов можно назвать снижение костной плотности, атрофию мышц, распрямление глазных яблок, провоцирующее затем проблемы со зрением, снижение артериального давления из-за изменения формы сердца и многое другое.

Чем больше времени космонавты проводят в космосе, тем сильнее проявляются эти симптомы.

Астронавт Сэм Акаба занимается на велотренажере внутри шаттла «Дискавери». Фото: НАСА

И это лишь то, что мы можем наблюдать – некоторые серьезные изменения происходят и на генетическом уровне. Именно этот уровень биологической трансформации – так называемую «космическую генетику» – должны и собираются исследовать ученые.

Эта растущая область науки появилась не сегодня. Команда ученых из Японии уже использует технологию мониторинга в реальном времени костных клеток рыб оризий, чтобы определить, какие именно гены, связанные с образованием костей, активируются или дезактивируются в невесомости. Свои первые результаты исследователи опубликовали в этом месяце. Пока что из этого мало что ясно, но это уже надежное доказательство тому, что изучение генетики в космосе не только важно, но и возможно.

Скотт Трапп занимается исследованием физического труда в Государственном университете Болл. Он заведует Лабораторией возможностей человеческого организма (HPL) и изучает, как мышцы опорно-двигательного аппарата адаптируются к разным условиям окружающей среды.

Такие исследования особенно важны для космической индустрии, поскольку в условиях невесомости большая часть мышц не используется надлежащим образом, из-за чего начинает атрофироваться и терять плотность.

«Мы считаем, если бы астронавтам приходилось бы проводить в космосе по шесть месяцев и ничего там не делать, они бы по возвращении на Землю выглядели, как 80-летние старики», – заявляет Трапп. НАСА обратилось к нему с просьбой разработать новую программу упражнений в открытом космосе, которая позволит космонавтам сохранять себя в форме.

Сложно было выбрать более подходящее время для подобного сотрудничества. В конце прошлого года лаборатория Траппа получила часть гранта на $6,6 млн и шесть лет для исследования влияния физических упражнений на молекулярную структуру организма. Этот грант входит в программу инвестиций $170 млн от Национального института здравоохранения США (NIH), которая направлена на исследование различных аспектов физических упражнений.

Несмотря на то, что грант и совместный проект с НАСА формально не связаны, Трапп считает, что они приведут к «перекрестному опылению», которое приведет к фундаментальным открытиям в области генетического состояния космонавтов.

Источник: Inverse

«Все эти молекулярные связи и изменения при полетах в космос представляют собой неизведанные ранее возможности, – рассказал Трапп в беседе с Inverse. – Я считаю это новым рубежом для науки».

Ближе всего к изучению молекулярного состояние космонавтов при нахождении на орбите НАСА подошло в ходе анализа годичной миссии на МКС Скотта Келли.

«Я думаю, что исследования подобного типа станут частью будущей платформы по изучению изменений, происходящих в организме человека при полете в космос и принятии соответствующих мер безопасности», – заявил Трапп.

По мнению ученого, совместное изучение «омики» – неологизма, который обозначает слияние таких областей биологии, как геномики, протеомики и метаболомики – и науки о космосе началось совсем недавно, но на новом витке развития технологий и больших данных переживает расцвет.

Поскольку эта область еще так молода, существует множество способов решения проблем. Среди простых методов – уже доказавшие свою надежность генетические тесты образцов крови и слюны, полученных от космонавтов.

Также Трапп с коллегами хотели бы провести более серьезные исследования, в том числе биопсию мышечной ткани космонавтов до и после миссии. Биопсия – это извлечение небольшого образца ткани для дальнейшего исследования в лабораторных условиях. «Если нам удастся заполучить образцы мышц, – рассказывает Трапп – то мы сможем намного лучше понимать генетические аспекты полетов в космос».

Пока что мышечная биопсия используется в HPL в первую очередь для создания новой программы тренировок для НАСА, но в рамках гранта от NIH забор анализов у членов экипажа производиться не будет. Трапп надеется, что сможет проводить биопсии для исследования молекулярных изменений, происходящих при полете в невесомости, и создания нового стандарта для исследований космической омики. «Можно было бы изучить те генетические или омические изменения, которые произошли с организмом астронавта за шесть и более месяцев полета», – объясняет Трапп.

Он считает, что вместе с коллегами смог бы разработать специальные физические упражнения, которые бы снижали – или, возможно, даже обращали вспять – те негативные последствия невесомости. «Мы сможем лучше понимать реакцию нашего организма, – рассказывает Трапп. – Примерно то же самое произошло в медицине, когда мы смогли лучше понимать, как организм ведет себя при разных болезнях. Мы движемся к пониманию упражнений как способа лечения».

Источник.

Материалы по теме: