अंतरिक्ष की छोटी यात्रा भी अंतरिक्ष यात्री के जीवविज्ञान को बदल सकती है

सुसान बेली

कोलोराडो स्टेट यूनिवर्सिटी

ऐसे लोगों की संख्या लगभग 600 है, जिन्होंने कभी अंतरिक्ष की यात्रा की है। पिछले छह दशकों में अधिकांश अंतरिक्ष यात्री मध्यम आयु वर्ग के पुरुष रहे हैं जो 20 दिनों से कम अवधि के मिशन पर गए थे।

आज, निजी, वाणिज्यिक और बहुराष्ट्रीय अंतरिक्ष उड़ान प्रदाताओं और यात्रियों के बाजार में प्रवेश के साथ, हम मानव अंतरिक्ष उड़ान का एक नया युग देख रहे हैं। मिशन मिनटों, घंटों और दिनों से लेकर महीनों तक के होते हैं।

जैसा कि मानवता आने वाले दशक में चंद्रमा पर फिर जाने की उम्मीद कर रही है। अंतरिक्ष अन्वेषण मिशन बहुत लंबे होंगे, जिसमें कई अधिक अंतरिक्ष यात्री और यहां तक कि अंतरिक्ष पर्यटक भी होंगे। इसका मतलब यह भी है कि व्यापक विविधता वाले लोग अंतरिक्ष के चरम वातावरण का अनुभव करेंगे – अधिक महिलाएं और विभिन्न जातीयता, उम्र और स्वास्थ्य स्थिति के लोग।

चूंकि लोग अंतरिक्ष के अनूठे तनावों और जोखिमों के प्रति अलग-अलग प्रतिक्रिया करते हैं, इसलिए मेरे जैसे अंतरिक्ष स्वास्थ्य के शोधकर्ता, अंतरिक्ष उड़ान के मानव स्वास्थ्य प्रभावों को बेहतर ढंग से समझने की कोशिश करते हैं। ऐसी जानकारी से, हम यह पता लगा सकते हैं कि अंतरिक्ष यात्रियों को अंतरिक्ष में रहने के दौरान और पृथ्वी पर लौटने के बाद स्वस्थ रहने में कैसे मदद की जाए।

ऐतिहासिक नासा ट्विन्स अध्ययन के एक भाग के रूप में, 2019 में, मेरे सहयोगियों और मैंने इस पर अभूतपूर्व शोध प्रकाशित किया कि अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन पर एक वर्ष बिताने से मानव शरीर पर क्या प्रभाव पड़ता है।

मैं कोलोराडो स्टेट यूनिवर्सिटी के पर्यावरण और रेडियोलॉजिकल स्वास्थ्य विज्ञान विभाग में एक विकिरण कैंसर जीवविज्ञानी हूं। मैंने नेचर पत्रिकाओं के पोर्टफोलियो में हाल ही में प्रकाशित पत्रों की एक श्रृंखला में उस पहले के शोध को जारी रखने में कुछ साल बिताए हैं।

ये पेपर पांडुलिपियों, डेटा, प्रोटोकॉल और रिपॉजिटरी के स्पेस ओमिक्स और मेडिकल एटलस पैकेज का हिस्सा हैं जो एयरोस्पेस मेडिसिन और स्पेस बायोलॉजी के लिए अब तक इकट्ठे किए गए सबसे बड़े संग्रह का प्रतिनिधित्व करते हैं। 25 देशों के 100 से अधिक संस्थानों ने अंतरिक्ष उड़ान डेटा की एक विस्तृत श्रृंखला के समन्वित रिलीज में योगदान दिया।

नासा ट्विन्स अध्ययन

नासा के जुड़वां अध्ययन ने एक अद्वितीय शोध अवसर का लाभ उठाया।

नासा ने अंतरिक्ष यात्री स्कॉट केली को एजेंसी के पहले एक साल के मिशन के लिए चुना, जिसके दौरान उन्होंने 2015 से 2016 तक अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन पर एक साल बिताया। उसी समय अवधि में, उनके समान जुड़वां भाई मार्क केली एक पूर्व अंतरिक्ष यात्री और वर्तमान एरिजोना का प्रतिनिधित्व करने वाले अमेरिकी सीनेटर पृथ्वी पर ही रहे।

मेरी टीम और मैंने अंतरिक्ष में जुड़वां बच्चे से एकत्र किए गए रक्त के नमूनों की जांच की और अंतरिक्ष उड़ान से पहले, उसके दौरान और बाद में पृथ्वी पर उसके आनुवंशिक रूप से मेल खाने वाले जुड़वां की जांच की। हमने पाया कि स्कॉट के टेलोमेरेस – गुणसूत्रों के सिरों पर सुरक्षात्मक टोपी, प्लास्टिक की नोक की तरह जो जूते के फीते को फटने से बचाती है – अंतरिक्ष में उसके रहने के दौरान, काफी अप्रत्याशित रूप से लंबे हो गए।

हालांकि, जब स्कॉट पृथ्वी पर लौटे, तो उनके टेलोमेरेस जल्दी ही छोटे हो गए। अगले महीनों में, उनके टेलोमेरेस ठीक हो गए, लेकिन अंतरिक्ष में जाने से पहले की तुलना में उनकी यात्रा के बाद भी वे छोटे थे।

जैसे-जैसे आपकी उम्र बढ़ती है, तनाव सहित कई कारकों के कारण आपके टेलोमेरेस छोटे हो जाते हैं। आपके टेलोमेरेस की लंबाई उम्र से संबंधित स्थितियों जैसे मनोभ्रंश, हृदय रोग और कैंसर के विकास के लिए आपके जोखिम के जैविक संकेतक के रूप में काम कर सकती है।

एक अलग अध्ययन में, मेरी टीम ने अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन पर छह महीने के मिशन पर 10 अंतरिक्ष यात्रियों के एक समूह का अध्ययन किया। हमारे पास आयु और लिंग-मिलान प्रतिभागियों का एक नियंत्रण समूह भी था जो जमीन पर रुके रहे।

हमने अंतरिक्ष उड़ान से पहले, उसके दौरान और बाद में टेलोमेरेस की लंबाई मापी और फिर पाया कि अंतरिक्ष उड़ान के दौरान टेलोमेरेस लंबे थे और फिर पृथ्वी पर लौटने पर छोटे हो गए। कुल मिलाकर, अंतरिक्ष उड़ान के बाद अंतरिक्ष यात्रियों के टेलोमेर पहले की तुलना में अधिक छोटे थे।

अन्य जुड़वां अध्ययन जांचकर्ताओं में से एक, क्रिस्टोफर मेसन, और मैंने टेलोमेरेस से जुड़ा एक और अध्ययन किया – इस बार जुड़वां उच्च ऊंचाई वाले पर्वतारोहियों के साथ – पृथ्वी पर कुछ हद तक समान चरम वातावरण।

हमने पाया कि माउंट एवरेस्ट पर चढ़ते समय पर्वतारोहियों के टेलोमेर लंबे थे, और नीचे उतरने के बाद उनके टेलोमेर छोटे हो गए। उनके जुड़वां जो कम ऊंचाई पर रहे, उन्हें टेलोमेर की लंबाई में समान बदलाव का अनुभव नहीं हुआ। इन परिणामों से संकेत मिलता है कि यह अंतरिक्ष स्टेशन की माइक्रोग्रैविटी नहीं है जिसके कारण अंतरिक्ष यात्रियों में टेलोमेर की लंबाई में बदलाव देखा गया – अन्य कारक, जैसे कि विकिरण जोखिम में वृद्धि के इसके लिए जिम्मेदार होने की अधिक संभावना है।

अंतरिक्ष में नागरिक

हमारे नवीनतम अध्ययन में, हमने स्पेसएक्स के 2021 इंस्पिरेशन4 मिशन पर चालक दल के टेलोमेरेस का अध्ययन किया। इस मिशन में पहला सर्व-नागरिक दल था, जिनकी आयु चार दशकों तक फैली हुई थी। मिशन के दौरान चालक दल के सभी सदस्यों के टेलोमेर लंबे हो गए, और पृथ्वी पर वापस आने के बाद चार अंतरिक्ष यात्रियों में से तीन के टेलोमेर छोटे हो गए।

निष्कर्षों के बारे में विशेष रूप से दिलचस्प बात यह है कि इंस्पिरेशन4 मिशन केवल तीन दिनों तक चला। इसलिए, वैज्ञानिकों के पास अब न केवल अंतरिक्ष उड़ान के प्रति टेलोमेर की प्रतिक्रिया पर सुसंगत और प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य डेटा है, बल्कि हम यह भी जानते हैं कि यह जल्दी से होता है। इन परिणामों से पता चलता है कि अंतरिक्ष में सप्ताहांत की छुट्टी जैसी छोटी यात्राएं भी टेलोमेर की लंबाई में बदलाव से जुड़ी होंगी।

वैज्ञानिक अभी भी टेलोमेर की लंबाई में इस तरह के बदलावों के स्वास्थ्य प्रभावों को पूरी तरह से नहीं समझ पाए हैं। हमें यह पता लगाने के लिए और अधिक शोध की आवश्यकता होगी कि लंबे और छोटे दोनों टेलोमेर किसी अंतरिक्ष यात्री के दीर्घकालिक स्वास्थ्य को कैसे प्रभावित कर सकते हैं।

टेलोमेरिक आरएनए

एक अन्य पेपर में, हमने दिखाया कि इंस्पिरेशन4 क्रू – साथ ही स्कॉट केली और उच्च ऊंचाई वाले पर्वतारोहियों – ने टेलोमेरिक आरएनए, जिसे टेरा कहा जाता है, के बढ़े हुए स्तर का प्रदर्शन किया।

टेलोमेरेस में बहुत सारे दोहराव वाले डीएनए अनुक्रम होते हैं। इन्हें टेरा में प्रतिलेखित किया जाता है, जो टेलोमेर संरचना में योगदान देता है और उन्हें अपना काम करने में मदद करता है।

प्रयोगशाला अध्ययनों के साथ, ये निष्कर्ष हमें बताते हैं कि अंतरिक्ष उड़ान के दौरान टेलोमेर क्षतिग्रस्त हो रहे हैं। हालाँकि अभी भी बहुत कुछ है जो हम नहीं जानते हैं, हम जानते हैं कि टेलोमेर विशेष रूप से ऑक्सीडेटिव तनाव के प्रति संवेदनशील हैं। तो, चौबीस घंटे अंतरिक्ष विकिरण के संपर्क में आने पर अंतरिक्ष यात्रियों को जो दीर्घकालिक ऑक्सीडेटिव क्षति का अनुभव होता है, वह संभवतः हमारे द्वारा देखी जाने वाली टेलोमेरिक प्रतिक्रियाओं में योगदान करती है।

हमने एक अधिक भविष्यवादी परिप्रेक्ष्य के साथ एक समीक्षा लेख भी लिखा है कि टेलोमेर और उम्र बढ़ने की बेहतर समझ कैसे मनुष्यों की न केवल लंबी अवधि की अंतरिक्ष यात्रा में जीवित रहने की क्षमता को बेहतर करना शुरू कर सकती है बल्कि पनपने और यहां तक कि अन्य ग्रहों पर भी निवास करने की क्षमता को बेहतर करना शुरू कर सकती है। ऐसा करने के लिए मनुष्यों को अंतरिक्ष में प्रजनन करना होगा और आने वाली पीढ़ियों को अंतरिक्ष में बड़ा होना होगा। हम नहीं जानते कि क्या यह अभी भी संभव है।

अंतरिक्ष में टेलोमेरेस का पौधारोपण करें

मेरे सहकर्मियों और मैंने स्पेस ओमिक्स और मेडिकल एटलस पैकेज में अन्य कार्यों में भी योगदान दिया, जिसमें नेचर कम्युनिकेशंस में प्रकाशित एक पेपर भी शामिल है। टेक्सास एएंडएम के जीवविज्ञानी डोरोथी शिपेन और ओहियो विश्वविद्यालय के जीवविज्ञानी सारा व्याट के नेतृत्व में अध्ययन दल ने पाया कि, लोगों के विपरीत, अंतरिक्ष में उड़ने वाले पौधों में अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन पर रहने के दौरान लंबे टेलोमेर नहीं थे।

हालांकि, पौधों ने टेलोमेरेज़ का उत्पादन बढ़ा दिया, जो टेलोमेर की लंबाई बनाए रखने में मदद करते वाला एंजाइम है।

जैसा कि “द मार्टियन” देखने वाला कोई भी व्यक्ति जानता है, पौधे अंतरिक्ष में दीर्घकालिक मानव अस्तित्व में एक आवश्यक भूमिका निभाएंगे। इस खोज से पता चलता है कि पौधे संभवतः मनुष्यों की तुलना में अंतरिक्ष के तनावों का सामना करने के लिए प्राकृतिक रूप से अधिक अनुकूल हैं।