אסטרונאוטים סובלים מבעיות רפואיות רבות, כמו אובדן מסת עצם ושריר, בעיות לב וכבד והיחלשות של המערכת החיסונית. כעת, צוות בינתחומי של חוקרים מצא את הגורם הראשוני לכל הבעיות הללו: המיטוכונדריה. תוצאות המחקר החדש מתפרסמות היום בגיליון מיוחד של כתב העת Cell (וכתבי העת המסונפים אליו), המוקדש להשפעת הטיסה לחלל על גוף האדם וכולל שורה של מחקרים שנערכו על אסטרונאוטים, עכברים, זבובים ותולעים ששהו בחלל.
האקדח המעשן
בהובלת חוקרים ממרכז המחקר איימס של נאס"א, צוות בינתחומי של חוקרים ניתח נתונים שנאגרו ב-GeneLab של נאס"א מ-59 אסטרונאוטים שטסו לחלל על פני עשורים רבים, לרבות ממחקר התאומים ההיסטורי של סקוט ומארק קלי (ראו בהמשך). בנוסף, החוקרים שלחו רקמות עכברים לתחנת החלל הבינלאומית כדי לתקף את ממצאיהם.
לאחר סריקה שיטתית של הנתונים, החוקרים הגיעו לשלוש תובנות עיקריות: האחת היא שתאים בודדים נפגעו יותר מאיברים שלמים, השניה, שהשינויים בכבד היו בולטים יותר מאשר בשאר האיברים, והשלישית שתפקוד המיטוכונדריה נפגע. לטענתם, השינויים במיטוכונדריה אחראיים לכל שאר הנזקים – מבעיות הכבד ועד לבעיות הראייה.
המיטוכונדריה היא אותו אברון בתא שאחראי על ייצור האנרגיה. כאן בכדור הארץ ידוע שחשיפה לרמות גבוהות של קרינה, למשל במהלך טיפולי רדיותרפיה, פוגע בתפקוד המיטוכונדריה. התוצאה היא הרג של תאים בודדים בגוף כולו, שעשוי להסביר את רוב או את כל הסימפטומים מהם סובלים אסטרונאוטים. המחקר החדש מדגיש שוב את הצורך במיגון טוב יותר לטיסות ממושכות לחלל – כמו למאדים למשל.
20160923_EOS_0455-768x512.jpg
הלב המתעגל
כמובן, ישנם נזקים בריאותיים שנגרמים מעצם השהייה במיקרו כבידה. חוקרים ממכון סנפורד ברנהאם פרביס לגילוי רפואי ערכו מחקר ראשון מסוגו על זבובי פירות שבילו מספר שבועות בתחנת החלל הבינלאומית – כמחצית מתוחלת החיים של הזבובים – ומצאו שינויים מבניים וביוכימיים משמעותיים בלבבותיהם.
תוצאות המחקר החדש אינן מפתיעות כשלעצמן. מחקרים קודמים שנערכו על אסטרונאוטים בתחנת החלל הבינלאומית עצמה הראו למשל שהלב משתנה מצורתו הסגלגלה (בדומה לצורת ביצה) לצורה עגולה יותר. אולם כעת, בזכות ניסוי זבובי הפירות, המדענים מבינים מה גורם לשינויים הללו ברמה התאית והמולקולרית – מידע הכרחי לפיתוח תרופות שישמרו על אסטרונאוטים בריאים בטווח הארוך, כמו במסע הממושך למאדים או בקולוניה על הירח.
למרבה המזל, זבובי פירות הם חיות מודל מושלמות לבחינת השפעת החלל על לב האדם. החרקים חולקים כמעט 75% מהגנים שמחוללים מחלות לב בבני אדם, וליבם הצינורי דומה בצורתו לליבם של עוברים בבטן אימם, לפני שזה מתקפל לארבעה חדרים. בנוסף, זבובי פירות דורשים מעט מאוד תחזוקה ומסת הגוף שלהם מזערית – מה שהופך אותם למועמדים האידאליים למחקר כזה.
הזבובים – זכרים ונקבות – שהו חודש על סיפון תחנת החלל הבינלאומית. בזמן הזה, הזבובים הזדווגו הטילו מאות ביצים. אחרי שלושה שבועות בחלל, המקבילה האנושית לשלושה עשורים, אותם זבובים שנולדו במסלול סביב כדור הארץ הוצנחו מול חופי קליפורניה – ונלקחו ישר למכון סנפורד ברנהאם פרביס. במטרה להימנע מהשפעת הכבידה של הארץ, הזבובים עברו שורה מקיפה של בדיקות בתוך 24 שעות מרגע חזרתם: מבחני מאמץ, בדיקות כיווץ וקצב ומיפוי השינויים בביטויי הגנים בלב.
החוקרים מדווחים כי לזבובי החלל היו לבבות קטנים יותר וגמישים פחות – סימפטומים שנראו גם באסטרונאוטים. מפתיע עוד יותר היה לגלו כי רקמות הלב עצמן עברו שינוי ניכר: סיבי השריר המקבילים צמחו בכיוונים שונים, ואיבדו את היכולת לפמפם דם במאמץ. בנוסף, המטריצה החוץ-תאית (מעטפת התאים שמספקת להם תמיכה מבנית) בתאים המקיפים את הלב הייתה קטנה משמעותית בזבובי החלל. לממצא האחרון עשויה להיות חשיבות גם בקרב בני אדם כאן בכדור הארץ, שכן בעיות לבביות כמו התקף לב גורמות לעיתים לייצור-יתר של המטריצה החוץ-תאית – שמפריעה ללב להתרחב כנדרש, למשל בעת מאמץ.
ההזדקנות של סקוט קלי
במחקר אחר, שערכו אוניברסיטת אלקסר ו-GeneLab של נאס"א על תולעים מסוג סי אלגנס ששהו בתחנת החלל הבינלאומית, נמצאו שינויים קלים בכ-1,000 גנים. השינויים הדרמטיים נצפו בגנים שמשחקים תפקיד במערכת העצבים.
ולבסוף, ב-Cell מתפרסם גם מחקר המשך למחקר התאומים ההיסטורי. ב-2015 שוגר האסטרונאוט סקוט קלי לתחנת החלל הבינלאומית, ושהה שם 340 יום ברציפות – בזמן שאחיו, האסטרונאוט מארק קלי, נשאר בכדור הארץ.
Telomere_caps.gif
ההשוואה בין התאומים הזהים אפשרה לחוקרים לבודד שורה של השפעות מפתיעות של השהייה בחלל על גוף האדם, אבל אולי הממצא המשמעותי ביותר היה שהטלומרים של סקוט ששהה בחלל דווקא התארכו. הטלומרים הם קצוות הכרומוזומים, שמגנים על החומר התורשתי ומתקצרים עם כל חלוקה של התא – ולכן גם נקשרו בעבר במספר מחקרים לעצם ההזדקנות. מכאן קצרה הייתה הדרך של כלי תקשורת ברחבי העולם להכריז כי סקוט קלי נשאר צעיר ביחס לאחיו התאום.
כעת, פרופ' סוזן ביילי שחזרה את הניסוי כאן בכדור הארץ עם מטפסי הרים שטיפסו על האוורסט, בזמן שתאומיהם הזהים נשארו בגובה פני הים. למרבה ההפתעה, גם הטלומרים של מטפסי ההרים לא התקצרו – בדומה לטלומרים של סקוט קלי בחלל. לפי פרופ' ביילי, ההסבר לשמירה על אורך הטלומרים אינו מיקרו כבידה אלא לעקת חמצן כרונית. לדבריה, תאים רבים מתים בסביבה החדשה, בין אם בחלל ובין אם על האוורסט, ושאר התאים מנסים להסתגל לתנאים – בין היתר על ידי הארכת הטלומרים.
כך או כך, אחרי שחזר לכדור הארץ הטלומרים של סקוט קלי התקצרו משמעותית, עוד יותר מאלו של אחיו התאום, ופרופ' ביילי וצוותה וידאו את הממצא הזה עם בדיקות דם של עשרה אסטרונאוטים אחרים (שאינם קרובי משפחה). בכולם נמצאו טלומרים קצרים משמעותית יותר מכפי גילם.