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

NASA Astronotu Frank Rubio, 371 gündür yaşamakta olduğu Uluslararası Uzay İstasyonu'na (ISS) nihayet veda etti ve Dünya'ya döndü. Rubio bu sayede "tek seferde uzayda en uzun süre vakit geçiren Amerikalı" unvanını da elde etti. Bu rekor daha önce 355 gün uzayda kalan Mark Vande Hei'a aitti.

Aslına bakılırsa Rubio, bu rekoru biraz şans eseri 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 görev süresi, Mart ayında alınan bir kararla uzatıldı. Rubio, bu süreçte Dünya yörüngesini toplam 5.963 kez döndü, 253,3 milyon kilometre yolculuk yaptı.

Ancak tek seferde uzayda en uzun süre vakit geçiren kişi rekoru halen 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 zamanın vücutlarında yaptığı etki nedeniyle, astronotlar uzay aracından taşınarak çıkarıldı.

Rubio'nun uzayda geçirdiği 371 gün, insanların uzun süren uzay uçuşlarından nasıl etkilendiği ve yaşanabilecek sorunlarla nasıl başa çıkılabileceği konusunda önemli veriler sağlayacak. Zira Rubio, uzayda sınırlı sayıdaki aletle düzenli egzersiz yapmanın insan vücudunu nasıl etkilediğini ölçen bir araştırmaya katılan ilk astronot.

Bu bilgiler önümüzdeki dönemde yapılması planlanan ve Güneş Sistemi'nin uzak noktalarını hedefleyen yeni yolculuklar için çok kritik. Örneğin şu anki planlarla Mars'a yapılacak bir yolculuğun 1.100 gün (yani 3 yıldan fazla) sürmesi planlanıyor. Bu yolculukta kullanılacak olan araç ISS'ten çok daha küçük olacak. Bu da daha küçük ve hafif egzersiz aletlerine ihtiyaç olduğu anlamına geliyor.

Peki, egzersiz sorunları bir yana, uzayda zaman geçirmek insan vücuduna nasıl etkiler yapıyor? Bilim insanlarının açıklamaya çalıştığı bu değişimlere teker teker bakalım...

KASLAR VE KEMİKLER

Yerçekiminin uzuvlarımızı sürekli aşağı çeken etkisi uzayda olmadığından, kas ve kemik kütlesi kısa süre 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 ardından 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 benzer bir süreç.) Bu da hem kemiklerin kırılma riskini azaltıyor hem de iyileşme sürelerini uzatıyor. Bir kemiğin normal kütlesini geri kazanması 4 yılı bulabiliyor.

Bu kayıplarla mücadele etmek için astronotlar ISS'te yörüngedeyken her gün 2,5 saat egzersiz yapıyor. Squat, ağırlık kaldırma, kürek çekme ve bench press'ten oluşan bu egzersizlere yürüme bandı ve kondisyon bisikleti antrenmanları ekleniyor. Dahası astronotlar kemiklerini mümkün olduğunca sağlıklı tutmak için gıda takviyeleri de alıyor.

Ancak yakın zamanda yapılan bir araştırma, bu yoğun egzersizlerin bile kas fonksiyonunun ve kütlesinin kaybını önlemeye yeterli olmadığını gösterdi. Araştırmada direnç egzersizleri ve yüksek yoğunluklu aralık antrenmanlarının etkisinin test edilmesi gerektiği sonucuna varıldı.

Yerçekiminin astronotların vücutlarını aşağı çekmemesi, ISS'te kaldıkları süreçte boylarının da biraz uzaması anlamına geliyor. Çünkü yerçekimsiz ortam omurgayı uzatıyor. Bu durum uzaydayken sırt ağrılarına, Dünya'ya döndükten sonra da disk kaymalarına yol açabiliyor.

AĞIRLIK KAYBI

Yörüngede ağırlık kavramı anlamsızlaşıyor çünkü mikro yerçekimi bir yere bağlı olmayan her şeyin, ISS'in içinde serbestçe dolaşması anlamına geliyor. Buna astronotların bedenleri de dahil.

Ancak yine de insanların sağlıklı bir kiloda kalmaları uzayda önemli 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 yolculuklarının insan sağlığı üzerindeki etkilerine yönelik en uzun soluklu çalışmanın deneği olan Kelly, ISS'te 340 gün kalmış ve vücut kütlesinin yüzde 7'sini kaybetmişti.

GÖRME DUYUSU

Dünya'dayken yerçekimi vücudumuzdaki kanın aşağı inmesini kolaylaştırırken kalp de kanı yeniden yukarı pompalıyor. Ancak uzayda vücut kısmen koşullara uyum sağlasa da bu süreç karışıyor. Kafada normalde toplanacağından daha fazla kan toplanıyor. Bu sıvının bir kısmı gözün arka tarafında ve optik sinirin çevresinde birikiyor ve ödem oluşumuna neden oluyor. Bu da görüş keskinliğini azaltıp gözde yapısal değişikliklere neden olabiliyor.

Bu değişiklikler, uzayda geçen 2 haftanın ardından bile ortaya çıkabiliyor ancak süre uzadıkça risk de artıyor. Görme duyusunda yaşanan değişimlerin bir kısmı astronotların Dünya'ya geri dönüşünün ardından bir yıl içinde tersine dönebiliyor ancak zaman zaman kalıcı etkiler de yaşanıyor.

Galaktik kozmik ışınlara ve enerji yüklü Güneş partiküllerine mazur kalmak da göz sorunlarına neden olabilir. Dünya'nın atmosferi bizi bu etkilerden koruyor ancak ISS'e ayak basılan andan itibaren bu koruma ortadan kalkıyor. Uzay araçları aşırı radyasyonu uzak tutmaya yarayan kalkanlarla donatılıyor ancak ISS'teki astronotlar geçmişte, kozmik ışınların ve Güneş partiküllerinin retinalarına ve optik sinirlerine 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 sınırlı değişiklik oldu ve Dünya'daki ikizinden ayrışmadı. Ancak Dünya'ya indikten 6 ay sonra, bilişsel performansının hızında ve isabetliliğinde azalma yaşandı. Bunun sebebi net değil ancak beynin Dünya'daki yerçekimine ve yaşam tarzına yeniden uyum sağlamasından kaynaklı olabileceği tahmin ediliyor.

2014 yılında ISS'te 169 gün geçiren bir Rus kozmonot üzerinde yapılan bir başka çalışma da, beyinde yörüngedeyken bazı değişiklikler olduğunu ortaya koydu. Örneğin beyinde motor fonksiyonlarla (yani hareketlilikle) alakalı bölgelerdeki nöral bağlanırlık düzeylerinde değişimler tespit edildi. Aynı şekilde yön bulma, denge kurma ve kendi hareketlerimizi algılamada önemli rol oynayan vestibüler kortekste de değişimler olduğu anlaşıldı.

Bu değişimlerin sebebi uzaydaki ağırlıksız ortam olabilir. Zira yerçekimsiz ortamda astronotlar verimli bir biçimde hareket etmeyi ve aşağı ya da yukarı kavramlarının olmadığı bir ortama uyum sağlamayı en baştan öğreniyor.

Daha yakın tarihli bir araştırma, uzun süreli uzay misyonlarının beynin yapısında yarattığı diğer değişimlere dair kaygı verici sonuçlar ortaya koydu. Buna göre, beyinde serebrospinal sıvının depolandığı, beyne besin sağlama ve atıkları ortadan kaldırma vazifesini gören sağ lateral ventrikül ve üçüncü ventrikül adı verilen oyukların büyüyebildiği ve normal ölçülerine dönmesinin üç yılı alabildiği anlaşıldı.

FAYDALI BAKTERİLER

Sağlıklı bir bünyenin en önemli anahtarlarından birinin vücudumuzun içinde ve üzerinde yaşayan faydalı bakterilerin çeşitliliği olduğunu artık hepimiz biliyoruz. Mikrobiyota adı verilen bu bakteriler topluluğu, gıdaları nasıl sindirdiğimizden vücudumuzdaki inflamasyon düzeylerine hatta beynimizin nasıl çalıştığına kadar birçok şeye etki 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 çünkü Kelly uzayda Dünya'dakinden farklı şekilde besleniyor ve bulunduğu ortamı farklı kişilerle paylaşıyordu. (Bağırsaklarımızdaki ve ağzımızdaki mikroorganizmaların çok büyük bir kısmını yakın çevremizdeki kişilerden alıyoruz.)

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

DERİ

Uzayda 300 günden fazla zaman geçirmiş NASA astronotlarının sayısı halihazırda beş oldu ancak yörüngede olmanın cilde etkilerini konusundaki en önemli kaynak halen 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 sınırlı oluşunun yatıyor olabileceği yorumunu yaptı.

GENLER

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

DNA'yı oluşturan helezon şeklindeki dizilerin uçlarında telomer adı verilen yapılar bulunuyor. Telomerlerin amacının genlerimizi hasardan korumaya yardımcı olduğu düşünülüyor. İnsanlar yaşlandıkça telomerleri kısalıyor.

Kelly ve diğer astronotlar üzerinde yapılan çalışmalar, uzay yolculuklarının, telomerlerin uzunluğunu etkilediğini ortaya koydu. Kelly ve ikizini inceleyen ekipteki araştırmacılardan Susan Bailey, "En çarpıcı olan uzay uçuşu esnasında kayda değer derecede daha uzun telomerler görmekti" dedi. 

Colorado State Üniversitesi'nde çevresel ve radyolojik sağlık alanında çalışan Bailey, sadece Kelly'i değil altı aylık bir dönemde daha kısa misyonlara katılan 10 başka astronotu da inceledi. Bailey elde ettikleri sonuçları şöyle özetledi: "Tüm mürettebat üyelerinde Dünya'ya dönüşün ardından telomer uzunluklarının hızla kısaldığını görmek de şaşırtıcıydı. Uzun vadeli sağlık durumları ve yaşlanma süreçleri bağlamında konuşursak, astronotların uzay uçuşu sonrası telomerleri, öncesine kıyasla çok daha kısaydı."

Bailey telomer uzunluklarındaki bu değişimin kesin sebebinin halen araştırıldığını belirterek, "Elimizde bazı ipuçları var. Ancak uzayda 1 yıl geçiren Rubio gibi astronotlardan elde edilecek veriler, bu tepkinin ve yaratacağı potansiyel sonuçların anlaşılması için kritik öneme sahip olacak" diye konuştu.

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

Kelly'nin gen ifadesinde yaşanan bazı değişimler de uzay yolculuğuyla ilişkilendirildi. (Gen ifadesi, genlerde kodlanmış bilginin protein gibi işlevsel moleküllerin sentezlenmesinde kullanılması olarak tarif ediliyor.) Bu değişimlerin bazıları vücudun DNA hasarına, verdiği yanıtla, kemik oluşumuyla ve bağışıklık sisteminin strese verdiği tepkilerle alakalıydı. Ancak bu değişimlerin önemli bir kısmı Kelly'nin Dünya'ya dönüşünden sonraki 6 ayda normale döndü.

BAĞIŞIKLIK SİSTEMİ

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

Ancak uzay yolculuğunun insanlar üzerindeki etkilerine dair halen cevaplanmamış birçok soru bulunuyor. Rubio uzayda geçirdiği 371 günün etkilerini 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.