Uzayda 371 gün geçirdi, kapsülden kucakta taşınarak çıkarıldı… Genlerden bağırsak bakterilerine her şey etkileniyor! Bilim insanları bu sorulara karşılık arıyor

NASA Astronotu Frank Rubio, 371 gündür yaşamakta olduğu Memleketler arası Uzay İstasyonu’na (ISS) nihayet veda etti ve Dünya’ya döndü. Rubio bu sayede “tek seferde uzayda en uzun müddet vakit geçiren Amerikalı” unvanını da elde etti. Bu rekor daha evvel 355 gün uzayda kalan Mark Vande Hei’a aitti.

Aslına bakılırsa Rubio, bu rekoru biraz talih yapıtı kırdı. Kendisini ve beraberindeki Rus kozmonotlar Sergey Prokopyev ve Dmitri Petelin’i Dünya’ya getirecek olan uzay aracında yaşanan soğutucu sızıntısı nedeniyle başlangıçta 180 gün olarak planlanan misyon mühleti, Mart ayında alınan bir kararla uzatıldı. Rubio, bu süreçte Dünya yörüngesini toplam 5.963 sefer döndü, 253,3 milyon kilometre seyahat yaptı.

Ancak tek seferde uzayda en uzun müddet vakit geçiren kişi rekoru hala Rus kozmonot Valeri Polyakov’da. Polyakov, 1990’ların ortalarında Mir Uzay İstasyonu’nda 437 gün geçirmişti.

Soyuz MS-23 uzay aracıyla Dünya’ya dönen Rubio, Prokopyev ve Petelin, Kazakistan’ın Jezkazgan kasabası yakınlarına indi. ISS’te mikro yerçekimi ortamında geçirdikleri vaktin bedenlerinde yaptığı tesir nedeniyle, astronotlar uzay aracından taşınarak çıkarıldı.

Rubio’nun uzayda geçirdiği 371 gün, insanların uzun süren uzay uçuşlarından nasıl etkilendiği ve yaşanabilecek sıkıntılarla nasıl başa çıkılabileceği konusunda değerli bilgiler sağlayacak. Zira Rubio, uzayda sonlu sayıdaki aletle nizamlı idman yapmanın insan bedenini nasıl etkilediğini ölçen bir araştırmaya katılan birinci astronot.

Bu bilgiler önümüzdeki periyotta yapılması planlanan ve Güneş Sistemi’nin uzak noktalarını hedefleyen yeni seyahatler için çok kritik. Örneğin şu anki planlarla Mars’a yapılacak bir seyahatin 1.100 gün (yani 3 yıldan fazla) sürmesi planlanıyor. Bu seyahatte kullanılacak olan araç ISS’ten çok daha küçük olacak. Bu da daha küçük ve hafif antrenman aletlerine gereksinim olduğu manasına geliyor.

Peki, antrenman sıkıntıları bir yana, uzayda vakit geçirmek insan bedenine nasıl tesirler yapıyor? Bilim insanlarının açıklamaya çalıştığı bu değişimlere teker teker bakalım…

KASLAR VE KEMİKLER

Yerçekiminin uzuvlarımızı daima aşağı çeken tesiri uzayda olmadığından, kas ve kemik kütlesi kısa mühlet içinde azalmaya başlıyor. En fazla etkilenenler de postürümüzü sağlayan sırt, boyun, baldır ve kuadriseps kasları oluyor. Yerçekiminin düşük olduğu ortamlarda Dünya’daki kadar sıkı çalışmayan bu kaslarda atrofi yaşanıyor. Uzayda geçirilen iki haftanın akabinde yüzde 20’ye kadar düşüşlerin görüldüğü kas kütlesinde, 3 ila 6 aylık daha uzun misyonlarda yüzde 30 civarında kayıp kaydediliyor.

Dahası astronotlar iskeletlerini Dünya üzerinde olduğu kadar çok mekanik zorlanmaya tabi tutmadığından, kemikler de demineralize olmaya ve gücünü kaybetmeye başlıyor. Astronotlar uzayda geçirdikleri her ay kemik kütlelerinin yüzde 1-2’sini yitiriyor. 6 aylık bir misyonda kayıp yüzde 10’u buluyor. (Bu yaşlanan insanlarda görülen kemik kaybına misal bir süreç.) Bu da hem kemiklerin kırılma riskini azaltıyor hem de güzelleşme müddetlerini uzatıyor. Bir kemiğin olağan kütlesini geri kazanması 4 yılı bulabiliyor.

Soldan sağa Frank Rubio, Sergey Prokopyev ve Dmitri Petelin

Bu kayıplarla çaba etmek için astronotlar ISS’te yörüngedeyken her gün 2,5 saat antrenman yapıyor. Squat, tartı kaldırma, kürek çekme ve bench press’ten oluşan bu antrenmanlara yürüme bandı ve kondisyon bisikleti idmanları ekleniyor. Dahası astronotlar kemiklerini mümkün olduğunca sağlıklı tutmak için besin destekleri de alıyor.

Ancak yakın vakitte yapılan bir araştırma, bu ağır antrenmanların bile kas işlevinin ve kütlesinin kaybını önlemeye kâfi olmadığını gösterdi. Araştırmada direnç idmanları ve yüksek yoğunluklu aralık idmanlarının tesirinin test edilmesi gerektiği sonucuna varıldı.

Yerçekiminin astronotların bedenlerini aşağı çekmemesi, ISS’te kaldıkları süreçte uzunluklarının da biraz uzaması manasına geliyor. Zira yerçekimsiz ortam omurgayı uzatıyor. Bu durum uzaydayken sırt ağrılarına, Dünya’ya döndükten sonra da disk kaymalarına yol açabiliyor.

AĞIRLIK KAYBI

Yörüngede yük kavramı anlamsızlaşıyor zira mikro yerçekimi bir yere bağlı olmayan her şeyin, ISS’in içinde serbestçe dolaşması manasına geliyor. Buna astronotların vücutları de dahil.

Ancak yeniden de insanların sağlıklı bir kiloda kalmaları uzayda kıymetli bir sorun. NASA astronotlara besleyici yiyecekler sunmak için çalışsa da uzay yemeklerinden etkilenmemek mümkün değil.

Bunun en çarpıcı örneklerinden biri Scott Kelly olmuştu. Uzun vadeli uzay seyahatlerinin insan sıhhati üzerindeki tesirlerine yönelik en uzun soluklu çalışmanın deneği olan Kelly, ISS’te 340 gün kalmış ve beden kütlesinin yüzde 7’sini kaybetmişti.

Astronotlar Scott Kelly ve Terry Virts, ISS’te göz muayenesinde

GÖRME DUYUSU

Dünya’dayken yerçekimi bedenimizdeki kanın aşağı inmesini kolaylaştırırken kalp de kanı tekrar üst pompalıyor. Lakin uzayda beden kısmen şartlara ahenk sağlasa da bu süreç karışıyor. Başta olağanda toplanacağından daha fazla kan toplanıyor. Bu sıvının bir kısmı gözün art tarafında ve optik sonun etrafında birikiyor ve ödem oluşumuna neden oluyor. Bu da görüş sertliğini azaltıp beğenilen yapısal değişikliklere neden olabiliyor.

Bu değişiklikler, uzayda geçen 2 haftanın akabinde bile ortaya çıkabiliyor fakat mühlet uzadıkça risk de artıyor. Görme duyusunda yaşanan değişimlerin bir kısmı astronotların Dünya’ya geri dönüşünün akabinde bir yıl içinde bilakis dönebiliyor fakat vakit zaman kalıcı tesirler de yaşanıyor.

Galaktik kozmik ışınlara ve güç yüklü Güneş partiküllerine mazur kalmak da göz problemlerine neden olabilir. Dünya’nın atmosferi bizi bu tesirlerden koruyor fakat ISS’e ayak basılan andan itibaren bu muhafaza ortadan kalkıyor. Uzay araçları çok radyasyonu uzak tutmaya yarayan kalkanlarla donatılıyor lakin ISS’teki astronotlar geçmişte, kozmik ışınların ve Güneş partiküllerinin retinalarına ve optik sonlarına çarpması sonucu gözlerinde ışık parlamaları gördüklerini bildirmişti.

NÖRAL KAYMALAR

Yukarıda da dediğimiz üzere, Scott Kelly ISS’te 340 gün geçirdi. Bu süreçte Kelly’nin bilişsel performansında çok hudutlu değişiklik oldu ve Dünya’daki ikizinden ayrışmadı. Ancak Dünya’ya indikten 6 ay sonra, bilişsel performansının suratında ve isabetliliğinde azalma yaşandı. Bunun sebebi net değil lakin beynin Dünya’daki yerçekimine ve hayat usulüne yine ahenk sağlamasından kaynaklı olabileceği varsayım ediliyor.

2014 yılında ISS’te 169 gün geçiren bir Rus kozmonot üzerinde yapılan bir öbür çalışma da, beyinde yörüngedeyken kimi değişiklikler olduğunu ortaya koydu. Örneğin beyinde motor işlevlerle (yani hareketlilikle) alakalı bölgelerdeki nöral bağlanırlık seviyelerinde değişimler tespit edildi. Tıpkı biçimde taraf bulma, istikrar kurma ve kendi hareketlerimizi algılamada değerli rol oynayan vestibüler kortekste de değişimler olduğu anlaşıldı.

Bu değişimlerin sebebi uzaydaki yüksüz ortam olabilir. Çünkü yerçekimsiz ortamda astronotlar verimli bir biçimde hareket etmeyi ve aşağı ya da üst kavramlarının olmadığı bir ortama ahenk sağlamayı en baştan öğreniyor.

Daha yakın tarihli bir araştırma, uzun periyodik uzay misyonlarının beynin yapısında yarattığı öteki değişimlere dair korku verici sonuçlar ortaya koydu. Buna nazaran, beyinde serebrospinal sıvının depolandığı, beyne besin sağlama ve atıkları ortadan kaldırma görevini gören sağ lateral ventrikül ve üçüncü ventrikül ismi verilen oyukların büyüyebildiği ve olağan ölçülerine dönmesinin üç yılı alabildiği anlaşıldı.

Astronotların ISS’te geçirdikleri müddet uzadıkça, sıhhat sorunu yaşama riskleri de artıyor

FAYDALI BAKTERİLER

Sağlıklı bir bünyenin en değerli anahtarlarından birinin bedenimizin içinde ve üzerinde yaşayan yararlı bakterilerin çeşitliliği olduğunu artık hepimiz biliyoruz. Mikrobiyota ismi verilen bu bakteriler topluluğu, besinleri nasıl sindirdiğimizden bedenimizdeki inflamasyon seviyelerine hatta beynimizin nasıl çalıştığına kadar birçok şeye tesir ediyor.

Scott Kelly’i ISS’ten döndükten sonra inceleyen araştırmacılar, bağırsaklarında yaşayan bakteri ve mantarların büyük değişime uğradığını gördü. Bu aslında çok da şaşılacak bir durum değil zira Kelly uzayda Dünya’dakinden farklı halde besleniyor ve bulunduğu ortamı farklı bireylerle paylaşıyordu. (Bağırsaklarımızdaki ve ağzımızdaki mikroorganizmaların çok büyük bir kısmını yakın etrafımızdaki şahıslardan alıyoruz.)

Ancak radyasyona maruziyet, daima geri dönüştürülmüş su kullanmak ve fizikî aktivitedeki değişiklikler de bu bağlamda rol oynuyor olabilir.

DERİ

Uzayda 300 günden fazla vakit geçirmiş NASA astronotlarının sayısı halihazırda beş oldu lakin yörüngede olmanın cilde tesirlerini konusundaki en değerli kaynak hala Scott Kelly…

Kelly, ISS’ten döndükten sonraki altıncı günde yapılan incelemede, cildindeki hassasiyetin arttığı ve bir döküntü oluştuğu görüldü. Araştırmacılar bu şikayetlerin altında uzay misyonu sırasında deride uyarılmanın sonlu oluşunun yatıyor olabileceği yorumunu yaptı.

Scott Kelly (solda) ile Dünya’da kalan ikizi Mark ortasındaki kıyaslamalar bilim beşerlerine değerli datalar sundu

GENLER

Scott Kelly’nin uzayda geçirdiği 340 günün en fazla etkilediği şeylerden biri genleriydi.

DNA’yı oluşturan helezon halindeki dizilerin uçlarında telomer ismi verilen yapılar bulunuyor. Telomerlerin gayesinin genlerimizi hasardan müdafaaya yardımcı olduğu düşünülüyor. Beşerler yaşlandıkça telomerleri kısalıyor.

Kelly ve öbür astronotlar üzerinde yapılan çalışmalar, uzay seyahatlerinin, telomerlerin uzunluğunu etkilediğini ortaya koydu. Kelly ve ikizini inceleyen takımdaki araştırmacılardan Susan Bailey, “En çarpıcı olan uzay uçuşu esnasında kayda bedel derecede daha uzun telomerler görmekti” dedi. 

Colorado State Üniversitesi’nde çevresel ve radyolojik sıhhat alanında çalışan Bailey, yalnızca Kelly’i değil altı aylık bir periyotta daha kısa misyonlara katılan 10 öteki astronotu da inceledi. Bailey elde ettikleri sonuçları şöyle özetledi: “Tüm mürettebat üyelerinde Dünya’ya dönüşün akabinde telomer uzunluklarının süratle kısaldığını görmek de şaşırtıcıydı. Uzun vadeli sıhhat durumları ve yaşlanma süreçleri bağlamında konuşursak, astronotların uzay uçuşu sonrası telomerleri, öncesine kıyasla çok daha kısaydı.”

Bailey telomer uzunluklarındaki bu değişimin kesin sebebinin hala araştırıldığını belirterek, “Elimizde kimi ipuçları var. Lakin uzayda 1 yıl geçiren Rubio üzere astronotlardan elde edilecek bilgiler, bu reaksiyonun ve yaratacağı potansiyel sonuçların anlaşılması için kritik değere sahip olacak” diye konuştu.

Olası açıklamalardan biri uzayda karmaşık bir radyasyon karışımına maruz kalıyor olmak. Bailey’nin dediğine nazaran, yörüngede uzun vadeli radyasyon maruziyeti yaşayan astronotlarda, DNA hasarı işaretleri görülüyor.

Kelly’nin gen tabirinde yaşanan kimi değişimler de uzay seyahatiyle ilişkilendirildi. (Gen sözü, genlerde kodlanmış bilginin protein üzere fonksiyonel moleküllerin sentezlenmesinde kullanılması olarak tanım ediliyor.) Bu değişimlerin kimileri bedenin DNA hasarına, verdiği karşılıkla, kemik oluşumuyla ve bağışıklık sisteminin gerilime verdiği yansılarla alakalıydı. Fakat bu değişimlerin değerli bir kısmı Kelly’nin Dünya’ya dönüşünden sonraki 6 ayda olağana döndü.

BAĞIŞIKLIK SİSTEMİ

Scott Kelly, uzay seyahatinin öncesinde, esnasında ve sonrasında bir dizi aşı oldu ve bağışıklık sisteminin olağan çalıştığı görüldü. Ancak Bailey’nin araştırmalarında birtakım astronotların beyaz kan hücresi sayılarında azalma yaşandığı, bunun da yörüngede maruz kaldıkları radyasyon dozuyla paralel olduğu anlaşıldı.

Ancak uzay seyahatinin beşerler üzerindeki tesirlerine dair hala cevaplanmamış birçok soru bulunuyor. Rubio uzayda geçirdiği 371 günün tesirlerini üzerinden atmaya çalışırken, araştırmacılar da kan testlerine ve taramalarına odaklanıp mümkün olduğunca fazla bilgiyi açığa çıkarmaya çalışacak.

BBC Future’ın “What does spending more than a year in space do to the human body?” başlıklı haberinden derlenmiştir.