Ученые нашли источник проблем со здоровьем в космосе. Это митохондриальные изменения

    imageФото: www.cell.com

    Группа ученых из компании KBR при поддержке Исследовательского центра Эймса НАСА смогла установить причины, по которым может ухудшаться здоровье астронавтов на орбите. Как выяснилось, на состояние людей влияют изменения в активности митохондрий во время полета.

    Данный вывод был сделан на основе данных, которые собрали за десятилетия экспериментов на Международной космической станции. Они включали образцы, взятые у 59 астронавтов. Эксперименты отслеживали влияние низкой гравитации, радиации, замкнутого пространства и других факторов на здоровье человека во время продолжительных миссий. Также ученые задействовали данные исследований на животных, собранные на платформе GeneLab в Эймсе. Платформа собирает большие объемы данных космической биологии, которые можно использовать для характеристики и количественной оценки ДНК, РНК и белков, а также их систематического воздействия на структуры и функции организмы.

    Афшин Бехешти, ведущий исследователь, заявил, что «все начинается с митохондрий». Это крошечные структуры внутри клеток, которые производят энергию. Когда производство прекращается, многие ключевые органы и иммунная система могут оказаться под угрозой.

    Первая подсказка о роли митохондрий была получена в результате исследований на грызунах. Исследователи сравнили ткани мышей, побывавших в разных космических полетах. У всех выявили митохондриальную дисфункцию. Также наблюдались проблемы со зрением и печенью, источником которых была нестабильная работа митохондрий.

    Изменения в иммунной системе астронавтов Скотта Келли и его брата-близнеца Марка за год пребывания в космосе, начиная с 2015 года, объяснили аналогичными изменениями. Образцы крови и мочи десятков других астронавтов показали, что в различных типах клеток митохондриальная активность была нарушена.

    По словам Бехешти, эту проблему в перспективе можно решить. Ученый отметил, что в качестве одного из вариантов можно использовать те лекарства, которые уже применяются для борьбы с митохондриальными нарушениями на Земле.

    Астронавты на орбите подвергаются воздействию ионизирующего излучения, и этот фактор становится еще более серьезным, если говорить о предстоящих полетах в дальний космос. Среда космического излучения — это частицы, которые состоят из электронов и позитронов (2%), протонов (85%), ядер гелия (12%) и ионов. На МКС астронавты частично защищены магнитным полем Земли, но продолжают подвергаться средней дозе излучения в 100–200 миллизиверт (мЗв) в год, тогда как годовой предел облучения для профессиональных радиологов составляет 50 мЗв/год. Дозы, полученные во время будущего полета на Марс, будут еще выше, до 350 мЗв/год для трехлетней миссии.

    Кроме того, существует ряд различных уровней гравитации, которые будут испытывать космические путешественники, например, на Луне (1/6 гравитации Земли) и Марсе (1/3). А при спуске через атмосферу часто возникают интенсивные силы, во много раз превышающие силу тяжести (в 3–6 раз). Микрогравитация вызывает клеточные и молекулярные адаптации и изменения в геноме, эпигеноме, а также протеоме, и эти изменения создают вероятность развития патологий. На уровне организма жидкости, в том числе кровь, смещаются вверх к голове и грудной клетке, что приводит к уменьшению снабжения ног и компенсаторному изменению сердечно-сосудистой системы. Кости и мышцы атрофируются в результате процессов ремоделирования.

    image
    Фото: www.cell.com

    Путешествие в дальний космос будет ограничивать и изолировать космонавтов внутри космического корабля на длительные периоды времени. Расширенная физическая и социальная изоляция, вероятно, увеличит психологические, поведенческие и физиологические риски для здоровья. Социальная изоляция может привести к неврологическому дефициту, включая нарушение функций гиппокампа и повышенной тревожности. Она может напрямую способствовать нарушению регуляции иммунитета.

    imageФото: www.cell.com

    Постоянное и продолжительное проживание в закрытой экосистеме космического корабля представляет собой биологически враждебную и закрытую среду для здоровья космонавтов. Обитаемость космических аппаратов должна контролироваться на предмет температуры, качества воздуха, микробных обитателей, давления, освещения и шума. Постоянный шум, высокий уровень углекислого газа могут повлиять на здоровье сердечно-сосудистой, неврологической и иммунной систем, вызвать нарушения сна и когнитивные нарушения.

    Последней серьезной опасностью космического полета является удаление от Земли, которое вызывает психологический стресс и нарушает командную динамику. Удаленность от Земли также ограничит возможности медицинского лечения, поставок другого оборудования, быстрой эвакуации или немедленного спасения.

    image
    Фото: www.cell.com

    Скот Келли рассказал, что астронавту требуется несколько дней, чтобы почувствовать свое состояние. Спустя примерно месяц участники миссий уже понимают, как контролировать свое тело, находясь в невесомости. Через 2-3 месяца, как отметил Келли, он уже «ходил» по МКС, отталкиваясь ногами от поручней.

    «Прожив на космической станции год, я не хотел бы всю оставшуюся жизнь прожить в каком-нибудь месте обитания на Марсе», — поделился астронавт. Он отметил, что в условиях микрогравитации людей тошнит, а углекислый газ сказывается на работе пищеварительной системы, и кишечник отключается, как будто человек «только что перенес операцию на брюшной полости». По мнению Келли, можно отправиться в космос в качестве туриста максимум на пару дней, но вряд ли можно найти кого-то, кто хотел бы пожить на орбите больше недели, если на это нет причины, поскольку это быстро наскучит.
    См. также:

    Реклама
    AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

    Подробнее

    Комментарии 47

      +5
      «Прожив на космической станции год, я не хотел бы всю оставшуюся жизнь прожить в каком-нибудь месте обитания на Марсе»
      Немного двусмысленно звучит, словно ему придется жить на Марсе, потому что гравитация на Земле будет для него губительна.
      I would go, as long as it was a round trip. Having lived on the space station for a year, I would not want to live for the rest of my life in some habitat on Mars.
      В оригинале он сказал, что готов слетать на Марс, то с условием вернуться обратно, потому что после года нахождения на МКС ему не хотелось-бы похожих ощущений оставаясь на Марсе в качестве колониста.
        –1
        В последний год началась глобальная тренировка путешествия в Дальний Космос.
        По результатам отберут экипаж.
          +1

          Митохондриальные изменения — сюжет Parasite Eve.

            0
            Только там всё с точностью наоборот: митохондрии настолько сильные становились, что подчиняли таковые у других организмов.
            +3

            Ну что и требовалось доказать. Человеческий организм очень нежен и на текущем уровне развития медицины никакие полеты к звёздам нам не светят, так как это будет полет в один конец.

              +1
              Человеческий организм очень нежен
              Не нежен, а связан с земными условиями, жёстко и множеством связей.
              никакие полеты к звёздам нам не светят
              Да.
                0
                Наверное, можно (десятки тонн свинца для защиты от радиации). Но очень и очень дорого.
                  0
                  Толстая защита от радиации в космосе может быть только хуже из-за ru.wikipedia.org/wiki/Наведённая_радиоактивность
                    0

                    Именно поэтому и лучше всего использовать обычной водой. Просто держать ее в полых стенах корабля. Пригодится и для питья и для защиты.

                  –1

                  Полет, он всегда в один конец.

                    +1

                    Да-а-а, пришел Маклауд и минуснул. :D :D :D

                    +3
                    Человеческие организмы на самом деле настолько нежны, что и в условиях родной планеты местами без спецсредств не выживают (да что там говорить, человеческий организм может насмерть сломать себе чего-нибудь, просто тупо упав. С высоты своего роста! На родной планете, к которой миллионы лет приспосабливался!). Но это их не сильно останавливало до сих пор.
                      0

                      Однако на планете, вроде как, ещё остались не вершины, которые не были покорены альпинистами, т.е. если долететь человеком до Марса (и может быть даже вернуться) вероятность относительно большая, то туда полетят, а вот с учётом того что вероятность долететь к другой звезде около нуля, то и смысла большого нет.

                      0
                      Так ведь лететь все равно не на чем. При текущих возможностях и длительности одной жизни человека это даже не полет в один конец. Тут бы хоть суметь отправить автоматы и получить от них обратную связь в обозримом будущем.
                        0

                        Можно конечно – на кораблях поколении


                        Конечно и там очень много работы надо сделать прежде чем полететь. Но технологии как раз не проблема. Можно хоть сейчас заняться проектированием.

                          0
                          Можно конечно – на кораблях поколении

                          В теории много чего можно. Но на практике, на данный момент, к сожалению, эти не проблемные технологии разбиваются о необходимость потратить на все это дело астрономическую сумму средств.
                            0

                            Мы за несколько тыщ лет корабль под названием "земля" успели засрать как бактерии в бутылке вина. Нет никаких реальных предпосылок, что возможен замкнутый корабль который вместит достаточное количество людей, еды, воздуха, топлива, энергии, воды… При этом ещё и инструменты для регенерации этого всего… И при этом не будет размером с нашей планету. Но тогда не понятно как предать ему ускорение.

                              0

                              Ну-у-у, сразу обобщениями… Во первых, корабль на 10 миллиардов пассажиров, нам все равно не нужен. Во вторых Земля не так уж и засрана как это кажется зеленым и городским жителям (которые основные клиенты зеленых). В третьих, замкнутая экосистема в корабле вполне возможна.


                              Единственная реальная проблема, это с энергией. Здесь надо считать сколько урана понадобится примерно на тысяча лет.


                              А то что корабль должен быть большим – это да. Может быть придется использовать металлического астероида – и материал и защита от радиацией и объем достаточный.

                                0

                                Мои обобщения заметно скромнее ваших допущений )))


                                Это ж на каком топливе такое чудо будет летать? А что там есть и пить эту тысячу (а почему так мало? Я думаю надо считать на 5-7 тысяч лет полета, а дня начала вспомнить как мы сами жили такое время назад)? А какие шансы вообще что за время полета там не появятся кланы и случится война (тут у нас без замкнутых пространств никак от этих глупостей не избавятся)...

                                  0

                                  Пусть будут 5..7 – это не принципиально.


                                  Топливо – уран, АЭС и электричество. Двигатели – ионники. Ну и если сами сделают какие нибудь лучше. Время у них будет для R&D.


                                  Есть и пить будут то, что сумеют вырастить на оранжереях и в загонах для скота. Экосистема закрытая – все будет крутится по кругу. Лишь бы энергии хватило.


                                  Кланы обязательно появятся. И "войны" наверное будут. И культура и цивилизация уже не будет те что на земле. Ну и что? Если хотят жить, выкрутятся как нибудь, договорятся. А если нет, то нет.

                                    0

                                    Ваш оптимизм меня очень удивляет)


                                    Останемся при своих мнениях. Если вам описанный вами сценарий кажется хоть немного реалистичным, то мне прямо он же кажется не имеющим и малейшего шанса на реализацию. Дьявол в деталях.

                                      0

                                      Исправлю свою ошибку. Первый Вояджер улетел далеко и сигнал до него идёт целых 20+ часов! Почти "световые сутки". Эти "сутки" мы пролетели за 40 лет...


                                      До ближайшей звёзды (где нам делать нечего совсем) 2 световых года. Вы правда думаете что возможно "путешествие" длительностью 20 000 лет в один конец?


                                      Кстати Вояджер1 через 40 000 лет таки пролетит рядом с одной звездой. "Всего" в 1,6 световых года.


                                      Да давайте честно — шансов что мы на этой планете так долго проживем и то не много — или очередной повар из Уханя, или сварщик из Бейрута устроится работать на АЭС, а то и вообще война (кто бросил валенок на пульт?) или метеорит...


                                      В общем отправить что-то от земли в надежде что оно куда-то прилетит можно. Можно даже засунуть туда человека. Живого — не гуманно, но тоже можно. Но назвать это путешествием — ну нет.

                                        0

                                        Вы просто забываете что Вояджер летит по инерции. Как ускорили однажды, так и летит. И скорость у него уменьшается.


                                        А если делать корабль поколении, то на него обязательно должны быть движки. И они скорее всего будут именно электрическими. У них тяга никакая, но работать они будут годами. Так что скорость получится совсем не шуточной.

                                          0

                                          «Вояджер-1» — не только самый удаленный от Земли рукотворный объект, но и самый быстрый. Его скорость составляет 17 км/с. (https://m.habr.com/ru/post/370739/) там таки было несколько гравитационных маневров, а если вы мечтаете разогнать живой организм (я все ещё надеюсь что людей вы в эту бочку не засунете) сильно быстрее, то учтите что при разгоне ускорение должно быть не очень большое — иначе прилетит не организм, а фарш.


                                          Ну и уж ладно — а как сажать то эту всю фигню на планету о которой не известно ничего заранее, когда мы на Луну и Марс не с первой попытки умеем?)


                                          ЗЫ: это помимо топлива на 20К+ лет вперёд, шанс промахнуться мимо цели "всего" на пару световых лет, необходимость маневрировать на такой скорости, проблемы с лишним теплом (в т.ч. от трения о непустое космическое пространство)...

                                            0
                                            то учтите что при разгоне ускорение должно быть не очень большое — иначе прилетит не организм, а фарш.
                                            так человек вам и говорит, про небольшое, но постоянное ускорение:
                                            У них тяга никакая, но работать они будут годами.

                                            необходимость маневрировать на такой скорости
                                            А в чём проблема? Это ж не бой истребителей… где как раз ускорения проблему создают.
                                            Скорость Солнца — 200–220 км/с, а Земля при этом ещё и вокруг оного умудряется кружится.
                                              0

                                              Ну так вы посчитали с учётом этой тяги, сколько тысяч лет понадобится для выхода на вашу крейсерскую скорость? А потом ещё столько же на торможение, с такой то тягой. Ну и с этой же тягой представьте как вам будет надо облететь внезапный астероид (или скопление).


                                              А если в дополнение к ним брать что-то помощнее то не забываем добавить топливо в общую массу корабля.


                                              И ускорение это просто одна из тысяч проблем. Не самая большая, кстати.

                                              +1
                                              При ускорении 0.01м/с^2, за 1 год наберётся около 0.1% скорости света.
                                              При комфортных 9.8м/с^2, такое значение получается примерно за 1 день.
                                                0

                                                Хм. Математически да. А почему тогда Вояджер летит всего 0,00005% и нет (или я не слышал?) даже экспериментов разогнать более менее крупное тело до такой скорости? Пусть даже несколько килограмм на выходе, но с 0,01%
                                                //Это вопрос, если что. Не сарказм.


                                                ЗЫ: и как решать вопрос с отводом тепла? На такой скорости трение станет уже не просто погрешностью, а весьма серьезным фактором.

                                                  0
                                                  Вояджер не разгоняют постоянно. Он летит по инерции.
                                                  Без понятия почему экспериментов нет.

                                                  Трение обо что? Вакуум в космосе конечно не идеальный, но плотность там в атомах на метр^3.

                                                  Если, что, я не из SpaceX и даже не учусь.
                                                    0

                                                    Да. Где-то я читал что эти атомы на м3 при скорости сравнимой со световой (в смысле в процентах от световой) дают уже совсем нефигово прирост температуры. Ссылку потом поищу, могу пока только сказать что нашел тут на Хабре, но давно.


                                                    Вояджер не разгоняли т.к. он должен был успеть все замеры и фото сделать. Все по пдану. Это я просто для сравнения написал.


                                                    Ну и я тоже не настоящий сварщик так то.

                                                      0
                                                      Подозреваю, что там вопрос в столкновениях, с «пылинками», а не о трении. 0,004 грамм (песчинка), на релятивистских скоростях, это уже серьёзно.
                                                        0

                                                        Я искал как мог, но не нашел. Все ключевые слова перебрал (


                                                        Да, про песчинки там тоже было — на таких скоростях это многометровые кратеры в переднем щите. Ну и этот же щит за всего несколько десятков или сотен лет нагрелсябы до температуры огромной и начал бы греть и корабль. И ещё там был интересный момент что детектировать метеориты через такой щит было бы очень сложно, или антену пришлось бы выносить наружу, но тогда она быстро перегреться или сотрётся. Ну это очень коротко и примерно. Расчеты я не проверял, само собой.

                                                          0
                                                          В принципе логично.
                                                          ЕМНИП подобная проблема возникает и у варп-двигателя. За пройденное расстояние, собирается немало частиц и в конце «выстреливает», с очень неприятными эффектами.
                                                            0

                                                            Нужно просто сжать корабль в поперечнике до размера протона. Время же мы уже умеем сжимать.

                                                    0
                                                    А почему тогда Вояджер летит всего 0,00005%
                                                    а как вы это будете делать, если топлива там столько не было?
                                                      0

                                                      Да. Не так мысль выразил. Вояджер и не планировалось разгонять и топлива на него не грузили так много и это не надо никому. Я выше написал что его скорость скорее для сравнения написал. Всё-таки 0.00005% и 0.01% это пропасть.

                                    0
                                    Как решить проблему радиации на корабле поколений? Даже если человек не будет получать смертельную дозу, мутации в ДНК всё равно будут накапливаться. Что будет с поколениями?
                                      0
                                      Корабль поколений не на химическом же топливе полетит. Сначала нужна новая энергетическая установка. Появится энергия — можно будет экспериментировать с защитными полями. Плазма, например, используется уже сейчас в авиации для снижения уровня громкости двигателей и экономии горючего.
                                        0
                                        Толстыми стенами, видимо. Нас на Земле прикрывает эквивалент ~десятиметрового слоя воды, наружные стены корабля поколений надо будет делать исходя из этого.
                                          0

                                          Если использовать металлический астероид в качестве корабля, то стены получатся что надо. Одновременно и хорошей защитой от микрометеоритов будет.


                                          К тому же, за релятивисткими скоростями, можно и не гонятся. Примерно 1000..2000км/сек будут вполне достаточны.

                                    0

                                    К звёздам нам полеты и так не светят. Даже в один конец. Если только в виде тушки или чучелки.

                                    +4
                                    У космонавтов наверно концентрация мидихлориан небольшая.
                                      0
                                      Необходимо делать помещение с искусственной гравитацией.
                                      Думаю, большинство проблем будет снято.
                                        +1
                                        Я так думаю, что интересно было бы два отсека, один с Марсианской гравитацей, другой с Земной. И давно пора переходить от изучения действия микрогравитации (большинство вопросов о её влиянии закрыто) к практическому использованию замкнутых циклов и искусственной гравитации (как наиболее универсального средства, для борьбы с выявленными негативными последствиями микрогравитации).
                                        А так же, мне интересно, если жилой отсек окружать баками с водой (вода это может быть и топливо и ресурс для дыхания при наличии на борту ядерного реактора), насколько это даст защиту от радиации и микрометиоритов?
                                        0
                                        И делались одна попытка за другой, а астронавты гибли, доказывая, что Человек слишком слаб для космоса. Слишком непрочно держится в его теле жизнь. Он умирает или от первичной, солнечной радиации, или от вторичного излучения, возникающего в металле самого корабля.
                                        И в конце концов Человек понял несбыточность своей мечты и стал глядеть на звёзды, которые теперь были от него дальше, чем когда-либо, с горечью и разочарованием.
                                        После долгих лет борьбы за космос, пережив сотни миллионов неудач, Человек отступил.
                                        И правильно сделал.
                                        Существовал другой путь.

                                        «Что может быть проще времени»
                                        Клиффорд Д. Саймак
                                        1961 год
                                          +1
                                          эт такими темпами и до мидихлориан не далеко, а там галактическая республика, торговая федерация… эх, да прибудет с нами сила!

                                          p.s. и здоровье тоже
                                            0
                                            Прожив на космической станции год
                                            Как так? Максимальный непрерывный срок пребывания в космосе не должен превышать полугода вроде.

                                            Подумалось, а неплохой бы фильм мог получится по сценарию этой статьи, о происходящих с людьми метаморфозами при длительном нахождении в космосе.

                                            Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                            Самое читаемое