Bilim insanları hem Dünya’da hem de uzayda gerçekleştirilen araştırmaların sonuçlarını bir araya getirerek, insan vücudunun çalışma mekanizması ve uyum sağlama süreçlerini haritalama gayretinde. Bunun için de benzer niteliklere sahip gönüllülere ihtiyaç var. Örneğin tek yumurta ikizleri bu araştırmalar için biçilmiş kaftan. NASA’nın Uzayda 1 Yıl adlı geniş kapsamlı Nasa İkizler Çalışması için gönüllü olan astronotlar Scott ve Mark Kelly, tüm uzay araştırmaları tarihinde şu ana dek böyle bir çalışma için uygun bulunabilmiş tek örnek.
Uzayda 1 Yıl
2015 yılı Mart ayında astronot Scott Kelly ve kozmonot Mikhail Kornienko Uluslararası Uzay İstasyonu’na Kazakistan steplerinden havalanarak 1 yıl sürecek olan bir uzay yolculuğuna çıkmışlardı. Projenin amacı ileride daha da uzak gezegenlere ve öncelikli olarak Mars’a yapılacak olan uzay yolculuklarına hazırlanmak için çeşitli olası fizyolojik ve psikolojik değişiklikleri belirlemek ve bunlarla baş etmede yöntemler geliştirmekti. Scott Kelly’nin dönüşü de NASA tarafından Mart 2016’da kamuoyuna duyurulmuştu.
Tek yumurta ikizleri olan Scott ve Mark Kelly kardeşlerden Scott uzay istasyonunda bir yıl geçirdi. Mark’ın çalışmadaki yeri, dünyada kalarak bir deneysel kontrol grubu oluşturmak idi. İkizlerle çalışılması böyle bir deneyi gerçekleştirmek için tam biçilmiş kaftandı zira ikizlerin yalnızca yüksek oranda benzer genomlarının olması değil, ayrıca aynı işte çalışmaları ve birbirlerine benzer yaşam deneyimlerine sahip olmaları da oldukça avantajlı bir durum yarattı. Bir yılın sonunda Dünya’ya döndüğünde, ikiz kardeşinden 5 cm uzun olduğu görüldü. Boyu uzarken vücut kütlesi azalmış, bağırsak mikrobiyomu da tamamen değişmişti.
NASA İkizler Çalışması
Bu kolektif çalışma artık “NASA İkizler Çalışması” olarak tarihte yerini almış bulunmakta. Bazı erken sonuçlar, 26 Ocak 2017’de kamuoyuyla paylaşıldı. Geçen zaman içerisinde fizyolojik, telomerik, transkriptomik, epigenetik, proteomik, metabolomik, immün, mikrobiyomik, kardiyovasküler, göz sağlığı ve bilişsel becerilerle ilgili bilgiler toplanarak yapılan ve ilerleyen deneylerle elde edilen bulgular genişletildi.
Uzaydan dönen astronot Scott Kelly’nin tüm genom analizleri neticesinde gen işlevlerinin dönüşünden 6 ay sonrası itibariyle %91 oranında görev öncesi hâline geri dönüş yaparak dünyada kalan kardeşi Mark Kelly ile benzer çizgiye geldiği tespit edildi. Yalnız yine de özellikle bilişsel becerilerde, sebebi bilinmeyen şekilde, kalıcı denebilecek bir takım düşüşler gözlemlenmişti. Kardeşlerin verilerini değerlendiren araştırmacılar bazı önemli biyolojik farklılıklara da rastlamışlar. Örneğin bağırsak bakteri florasında ve kromozomal yapıda değişiklikler tespit edilmişti. Bulguların en ilginci Scott’un telomerlerinin, yani kromozom uçlarının, daha uzun olması ve dünyaya inince görev-öncesindeki hallerine dönmeleri idi.
Bilim insanları telomer boyuyla özel olarak ilgilenmekteler çünkü bu yapılardaki erozyonun uzun soluklu uzay görevlerinde ciddi sağlık sorunlarına yol açabileceği düşünülmekte. NASA görevlilerinin açıklamasına göre Scott’taki telomer uzaması görev sırasında yaptığı fazla vücut egzersizlerine ve düşük kalorili beslenme düzenine de bağlı olabilir.
Sonuçlardaki bir diğer gizem ise DNA metilasyonu denilen ve gen ifadesini DNA moleküllerine bağlanan metil gruplarıyla kontrol eden mekanizmayla ilgili. Araştırmacılar bunun da Scott yörüngedeyken kendisinde azaldığını fakat Mark’ta aynı zaman aralığında bu mekanizmanın arttığını gözlemlemiş. “Metilasyon işlemi DNA kopyalanmasının gereksiz olduğu gen bölgelerinin kapanması anlamına geliyor. Metilasyondaki değişimleri tespit etmek, çeşitli durumlarda belli genlerin hangi bölgelerinin açılıp okunduğunu ve vücudun bu bölgelerde kodlu olan proteinlere ihtiyacı olup olmadığını anlamak bakımından önemli. Bu ölçümler bize vücudun uzay uçuşlarında nasıl tepkiler verebileceğini gen düzeyinde anlatıyor.”
Uzay Geni
Bilim insanları uzayda daha fazla süreyle kalan Scott’un vücudundaki genlerde kardeşine nazaran daha dramatik değişiklikler gözlemlemişler. Ek olarak, tüm-genom dizilimi çalışmalarında Mark ve Scott kardeşlerin ikisinde de kendilerine özgü yüzlerce genetik mutasyona rastlanmış. “RNA dizgisi (transkriptom) sonuçları ikizler arasında 200.000 RNA molekülünün farklı şekillerde ifade edildiğini gösteriyor. Araştırmacılar, astronot Scott’un genlerinde uzaydayken farklı şekilde çalışmaya başlayan bir ‘uzay geni’ bulup bulamayacaklarını bu olasılıklar dahilinde araştırmaya devam ediyorlar.”
“Bu çalışmanın en önemli tarafı artık bütün bunları yapabiliyor olduğumuzu göstermek oldu. İnsanların uzayda genomik çalışmaların yapılmasının bu kadar kolay olacağını tahmin etmediklerini düşünüyorum.” diyor araştırmaya Johns Hopkins Üniversitesi Tıp Okulu’ndan katılan genetikçi Andrew Feinberg. Yapılan bu deneyleri tanımlamak için “kolay” kelimesini kullanmak tartışmalı olsa da, deneyler tam anlamıyla derin ve birçok olguyu fazlasıyla aydınlatmaya aday.
NASA yetkililerine göre, uzayda vücudun nasıl tepkiler verdiğine dair yapılan diğer çalışmalar uzaya uyum, 12 kata kadar kemik yoğunluğu kaybı, kas gücü kaybı ve dolaşım sistemi bozuklukları gibi konularda açık farklılıklar göstermiş. Bu çalışmadaysa araştırmacıların kontrolden alınan genetik numunelerle deneyin etkilerini daha net belirleyebilme şansları doğmuş.
NASA İkizler Çalışmasından elde edilen bilgilerle yapılacak çok iş olduğu gibi, başka deneylerde başka astronotlardan elde edilecek bilgilere de ihtiyaç var.
340 günlük bir uzay macerası tecrübesinin sonucunda anlaşıldı ki, insanlık bu süre zarfında geçebilecek bir uzay yolculuğunun etkilerine sağlıklı şekilde dayanabilecek biyolojik donanıma sahip. İnsanlığı Mars’a yerleştirme operasyonlarına yaklaşmışken, bu çalışmanın değeri daha da artmaktadır. Kırmızı gezegene yapılacak yalnız başına bir yolculuk 6 ayı alacaktır. Bu yüzden astronotların güvenli olması en önemli gerekliliklerdendir ancak yakında sadece onlar için olmaktan ziyade ufukta görülen özel ticari uzay yolculukları furyasıyla uzaya çıkacak olan birçok insan için de bu tür çalışmalar hayati önem taşıyor artık.
İnsan vücudunun uzun süreli uzay yolculuklarına nasıl cevaplar verdiğini anlamak belli ki çok fazla iş gerektiriyor. Yine de birileri bir şeyler yapmalı. Özellikle Mars’ta kedi kolonisi kurmak hayalimiz olunca…
A. Caner SÖNMEZ
Okuma Önerisi: Uzay Yolculuğu Vücudunuzu Nasıl Etkiler?
Matematiksel
Kaynaklar ve İleri Okuma: Gizmodo, Space, Nature, NASA, Science
