Bratři a riziko letu na Mars

Jaká nebezpečí hrozí lidem, kteří – snad – v půlce třicátých let poletí na rudou planetu? Mnohé napovídá studie dvojčat, z nichž jedno strávilo rok na Mezinárodní vesmírné stanici, zatímco druhé zůstalo na Zemi.

Americký astronaut Scott Kelly odstartoval k pobytu na Mezinárodní vesmírné stanici 26. března 2015 a na Zemi se vrátil 2. března 2016. S ruským „parťákem“Michailem Kornijenkem tak ve vesmíru strávil bezmála rok. Po celou tu dobu byli oba muži pod bedlivým dohledem lékařů a shromažďovali vzorky pro pozdější analýzy.

Projekt Jednoletá mise měl ještě jednoho, podstatně nenápadnějšího účastníka. Na Zemi se do něj zapojilo Kellyho jednovaječné dvojče Mark, které po čtyřech letech raketoplánem odešlo do astronautského důchodu. Američtí vědci tak mohli zorganizovat jedinečnou studii. Na jedné straně sledovali, jak reaguje tělo Scotta Kellyho na roční pobyt v kosmu. Zároveň měli pod stejně detailním dohledem geneticky naprosto totožný organismus jeho bratra v pozemských podmínkách. Výsledky projektu nazvaného Studie dvojčat nyní zveřejnili v předním vědeckém časopise Science.

Detailní porovnání

„Nemůžeme poslat lidi na Mars bez toho, že bychom věděli, jak let kosmem ovlivní jejich těla. A musíme to vědět co nejdřív. Let lidí na Mars je naplánovaný na rok 2035. Proto nemůže na potřebné informace čekat třeba do roku 2033,“říká jeden z vedoucích celého projektu Fred W. Turek z americké Severozápadní univerzity.

Vědci „rozebrali“bratry Kellyovy do detailů. Testovali jejich duševní výkonnost, vyhodnocovali změny v dědičné informaci či oběhovém systému a nezapomněli ani na kontrolu střevní mikroflóry. Pro účely studie spojilo síly celkem deset špičkových výzkumných týmů.

„Právě systematický a koordinovaný výzkum probíhající po dlouhou dobu dodává Studii dvojčat na jedinečnosti a vypovídací hodnotě,“říká členka výzkumného týmu Martha Vitaternová.

Poničená dědičná informace Mezinárodní vesmírná stanice krouží kolem Země ve výšce 400 kilometrů rychlostí 26 700 km/h a její posádka čelí mnoha nepříznivým vlivům. Dýchá například vzduch s nižším obsahem kyslíku. Během čtyřiadvaceti hodin vidí astronauti šestnáct východů a západů slunce, což jim záhy rozhodí vnitřní biologické hodiny.

Největší rizika však s sebou nese stav beztíže a zvýšená radiace. Ionizujícímu záření je člověk vystaven i na zemském povrchu. Tam ho před radiací přicházející z kosmu chrání magnetické pole planety. Ve výškách, v jakých se pohybuje Mezinárodní vesmírná stanice, je však magnetický ochranný štít Země výrazně slabší a člověk tu za rok dostane stejnou dávku radiace, jakou by na Zemi nasbíral za padesát let. Právě tyto negativní dopady pobytu v kosmu se ocitly v centru pozornosti týmů zapojených do Studie dvojčat.

Zvýšená radiace překvapivě často narušovala astronautovu dědičnou informaci a vyvolávala v ní defekty, které mohou v konečném důsledku vést až ke vzniku nádorových buněk. Po přistání se situace uklidnila a pod ochranným deštníkem magnetického pole Země už se nové poruchy DNA objevovaly jen vzácně. Scott Kelly však měl ještě dlouho po návratu k všednímu pozemskému životu výrazně aktivované geny, které mají v buňkách na starosti opravy poškozené DNA. To jasně signalizuje, že radiace ničí dědičnou informaci astronauta skutečně důkladně a organismus má s odstraňováním následků kosmického letu plno práce.

V prostředí Mezinárodní vesmírné stanice se měnila také délka koncových částí jednotlivých chromozomů – telomer. Ty jsou důležité pro udržení správné organizace genomu a jejich poškození rovněž zvyšuje riziko vzniku zhoubných nádorů. Také telomery chromozomů se Scottovi Kellymu po návratu z roční kosmické mise normalizovaly.

Jako celkem bezvýznamné se ukázaly změny, které prodělala v kosmu Kellyho střevní mikroflóra.

Let na Mars bude i se zpáteční cestou trvat zhruba rok. Poškození organismu posádky však může být větší, než jaké vědci zjistili u Scotta Kellyho, protože úroveň radiace v meziplanetárním prostoru dosahuje vyšších hodnot. Kosmonauti budou za celou dobu letu k rudé planetě vystaveni asi sedminásobně vyšším dávkám radiace, než jakým by čelili na Mezinárodní vesmírné stanici.

Dopady stavu beztíže

Stav beztíže má významný dopad na celý organismus. Významně poznamenává kostru a kosterní svalovinu, které jsou méně zatěžované a ochabují.

Podstatně se mění také krevní oběh. V horní polovině astronautova těla se hromadí tělní tekutiny a dochází tu k citelnému roztažení cév. Jako rizikové vyhodnotili vědci změny cév ve Scottově oční sítnici. Pokud by se jejich poškození dále stupňovalo, zhoršil by se astronautovi zrak.

Ve srovnání s bratrem Markem měl Scott výrazně rozšířené krční tepny přivádějící krev do mozku. Zároveň vědci u Scotta zaznamenali i ztloustnutí stěn krkavic, což je počáteční příznak cévního onemocnění postihujícího v konečném důsledku nejen oběhový systém, ale i mozek.

Během ročního letu se u Scotta Kellyho neprojevily psychické problémy. Testy také nenaznačovaly výraznější pokles duševní výkonnosti. Ten se projevil až po letu, což vědci připisují obtížím spojeným s návratem do podmínek plné gravitace. Nevylučují však ani možnost, že během letu došlo k poškození astronautova mozku kosmickým zářením.

„Pozorované změny jsou prokazatelně rozsáhlejší a výraznější, než jsme mohli předpokládat,“konstatují v komentáři studie pro časopis Science Markus Löbrich z Technické univerzity v Darmstadtu a Penny Jeggová z Univerzity v Sussexu.

Autor je spolupracovníkem redakce