Какво е въздействието на микрогравитацията върху стареенето и остаряваме ли по-бавно в космоса?

Пътуването до открития космос все повече се превръща в част от съвсем близкото ни бъдеще, но все още не знаем какво се случва с тялото ни при липса на гравитация. Дали да вярваме на всички научнофантастични филми, в които хората не остаряват в космоса или на други планети, или всъщност остаряваме по-бързо извън Земята?

Дали микрогравитацията е крайното решение срещу стареенето, или ни кара да остаряваме по-бързо от обикновено? Прочетете нататък и ще разберете!

Какво е гравитация?

За да разгледаме въздействието ѝ върху нас, първо трябва по-добре да разберем какво представлява гравитацията. Гравитацията е силата, с която една планета или подобно тяло привлича предметите към центъра си. Тя е силата, която ви придърпва обратно към земята, когато подскочите, и която кара предметите да падат. Всичко, което има маса, също усеща привличането на гравитацията (1).

Големината на гравитацията, която усещате, не е една и съща на Земята, на Луната или в открития космос. Това е така, защото силата на привличане, с която даден обект (например планета) действа върху вас, зависи от масата на този обект. Ако отидете на Луната, която е по-лека от Земята, гравитацията ще бъде по-слаба. Затова черните дупки имат толкова голяма гравитационна сила - те побират огромна маса в съвсем малко пространство.

Какво е микрогравитация?

Микрогравитацията от своя страна е много слаба форма на гравитация, която обикновено е налице в орбитиращ космически кораб. Не бива да се бърка с нулевата гравитация, тъй като малко количество гравитация присъства навсякъде в космоса и истинска нулева гравитация всъщност не съществува.

Всъщност астронавтите на Международната космическа станция (МКС) изпитват 90% от земната гравитация и непрекъснато са привличани към Земята. Тъй като обаче всички обекти в космическия кораб падат към Земята едновременно и не действат други сили, те се намират в постоянно свободно падане. Затова изглеждат така, сякаш се носят във въздуха, а на някои може да им се струва, че са в нулева гравитация, което е подвеждащо.

Благодарение на тези условия можем да изучаваме какво се случва с хората при гравитация, по-ниска от земната. Има много изследвания на ефектите на микрогравитацията върху човешкото тяло, повечето от които идват от смелите астронавти, прекарали месеци или години на борда на МКС.

Имали ли са тези астронавти повече или по-малко здравословни усложнения, докато са били в космоса? И дали космическите им пътешествия са ги накарали да остареят по-бързо или по-бавно, след като са се върнали на Земята? Нека разгледаме научните открития.

Ефекти на микрогравитацията върху човешкото тяло

Ако сте гледали филми като „Интерстелар“ или „Планетата на маймуните“, вероятно си спомняте как някои герои остаряват много по-бавно в космоса или на други планети в сравнение с хората, които са оставили на Земята. Истината е, че все още не сме стигнали дотам. Цялото ни сегашно познание за стареенето в космоса идва от МКС, където гравитационното привличане е все още много близко до земното.

Въпреки това имаме късмета да можем да провеждаме най-различни експерименти в условия на микрогравитация и вече да наблюдаваме значителни промени в човешкия метаболизъм само при 90% от гравитацията, която обикновено усещаме. Ето някои открития за това какво се случва с хората при микрогравитация (2):

1. Загуба на мускулна и костна плътност - в условия на микрогравитация астронавтите губят значително мускулна и костна плътност. Често изпитват симптоми, подобни на саркопенията и остеопорозата, които са по-чести при по-възрастните хора. Причината може просто да е, че не се налага да използват мускулите си толкова, колкото на Земята.
2. Промени в сърдечно-съдовата система - астронавтите изпитват няколко негативни ефекта на микрогравитацията върху сърцето и кръвоносните съдове. Поради липсата на гравитация кръвта и другите течности се преместват към горната част на тялото. Сърцето става по-сферично, а аеробният капацитет на астронавтите намалява. Тези промени наподобяват свързаните с възрастта сърдечни проблеми на Земята.
3. Микрогравитацията отслабва имунната система и прави астронавтите по-податливи на инфекции. Имунните клетки показват намалена функционалност в космоса, а резултатът може да е подобен на отслабването на имунната система при по-възрастните хора.
4. Микрогравитацията удължава теломерите, защитните „капачки“ в краищата на нашите хромозоми, докато нормалното стареене ги скъсява все повече и повече. Това се отнася особено за имунните клетки, наречени левкоцити. За съжаление новината не е добра, защото същите тези теломери са склонни значително да се скъсят още щом астронавтите се върнат на Земята (3, 4). Ако останехме в космоса завинаги, те може би щяха да останат по-дълги, но все още не можем да го твърдим със сигурност.
5. Проблеми с паметта - дълъг престой в космоса причинява загуба на памет и промени в невронната свързаност при астронавтите. Микрогравитацията променя и разпределението на мозъчната течност, като предизвиква симптоми, наподобяващи тези при болестта на Алцхаймер.

Изследването на близнаците на НАСА

Едно от най-полезните изследвания на човешкото стареене в космоса е проведено от НАСА през 2015 г. върху двойка близнаци астронавти (5). Единият близнак, Скот Кели, прекарва една година на борда на МКС, докато еднояйчният му брат Марк Кели остава на Земята. Тъй като еднояйчните близнаци имат абсолютно една и съща ДНК, това изследване помага на учените по-добре да разберат въздействието на космическите полети върху човешкото тяло. Тези резултати се различават от останалите, при които генетичните разлики могат значително да повлияят на начина, по който човек старее.

Какво откриват учените на НАСА, когато изследват телата на Марк и Скот след една година? Нека разгледаме основните открития (6):

• Телесната маса на Скот намалява със 7% за една година, но се връща към нормалното, след като той се завръща на Земята.
• Изследователите установяват, че Скот има маркери за възпаление и задебеляване на стената на каротидната артерия по време на мисията и непосредствено след нея, докато при Марк няма подобни промени.
• Теломерите на Скот се удължават в космоса, но бързо се скъсяват след връщането му на Земята и дори стават по-къси от тези на брат му. Същото е наблюдавано и при другите му епигенетични промени (7).
• След една година Скот има същото разнообразие на чревния микробиом като Марк на Земята.
• Когнитивното представяне на Скот и Марк остава същото през цялата година, прекарана от Скот в космоса.
• Ваксината срещу грип действа в космоса точно както на Земята.

Освен тези основни открития учените идентифицират ключови гени, които трябва да бъдат следени, за да се наблюдава здравето на бъдещите астронавти. Тези гени регулират имунната система, образуването на кости и експресията на теломерите.

Заключение

В заключение ефектите на микрогравитацията върху човешкото тяло показват както обещаващи, така и застрашаващи здравето аспекти, когато става дума за стареене в космоса. Например удължаването на теломерите може да е потенциална полза срещу стареенето, но загубата на мускулна маса, промените в сърдечно-съдовата система и възпалението подсказват ускорено стареене. Освен това теломерите се връщат към много по-къса дължина, щом хората се приберат на Земята, което прави това откритие малко по-малко вълнуващо.

Изследването на близнаците на НАСА ни разкри много за промените в човешкото тяло в космоса, които не са свързани с генетиката, но все още трябва да отговорим на много въпроси. Възможно е в един момент космическите пътувания да станат по-достъпни и да се наложи да разберем как реагират телата ни в по-слаби гравитационни полета. Това ще бъде бъдещето на космическата медицина и кой знае, може би теломерите остават по-дълги в космоса за неопределено време.

Литературни източници:

1. Narayanan SA. Gravity's effect on biology. Front Physiol. 2023 Jul 3;14:1199175. doi: 10.3389/fphys.2023.1199175. PMID: 37465696; PMCID: PMC10351380.
2. Wolfe JW, Rummel JD. Long-term effects of microgravity and possible countermeasures. Adv Space Res. 1992;12(1):281-4. doi: 10.1016/0273-1177(92)90296-a. PMID: 11536970.
3. Aviv A, Verhulst S. Telomeres in Space. Aging Cell. 2025 Mar;24(3):e70030. doi: 10.1111/acel.70030. Epub 2025 Mar 1. PMID: 40022541; PMCID: PMC11896355.
4. Luxton JJ, McKenna MJ, Lewis A, Taylor LE, George KA, Dixit SM, Moniz M, Benegas W, Mackay MJ, Mozsary C, Butler D, Bezdan D, Meydan C, Crucian BE, Zwart SR, Smith SM, Mason CE, Bailey SM. Telomere Length Dynamics and DNA Damage Responses Associated with Long-Duration Spaceflight. Cell Rep. 2020 Dec 8;33(10):108457. doi: 10.1016/j.celrep.2020.108457. Epub 2020 Nov 25. PMID: 33242406.
5. Garrett-Bakelman FE, Darshi M, Green SJ, Gur RC, Lin L, Macias BR, McKenna MJ, Meydan C, Mishra T, Nasrini J, Piening BD, Rizzardi LF, Sharma K, Siamwala JH, Taylor L, Vitaterna MH, Afkarian M, Afshinnekoo E, Ahadi S, Ambati A, Arya M, Bezdan D, Callahan CM, Chen S, Choi AMK, Chlipala GE, Contrepois K, Covington M, Crucian BE, De Vivo I, Dinges DF, Ebert DJ, Feinberg JI, Gandara JA, George KA, Goutsias J, Grills GS, Hargens AR, Heer M, Hillary RP, Hoofnagle AN, Hook VYH, Jenkinson G, Jiang P, Keshavarzian A, Laurie SS, Lee-McMullen B, Lumpkins SB, MacKay M, Maienschein-Cline MG, Melnick AM, Moore TM, Nakahira K, Patel HH, Pietrzyk R, Rao V, Saito R, Salins DN, Schilling JM, Sears DD, Sheridan CK, Stenger MB, Tryggvadottir R, Urban AE, Vaisar T, Van Espen B, Zhang J, Ziegler MG, Zwart SR, Charles JB, Kundrot CE, Scott GBI, Bailey SM, Basner M, Feinberg AP, Lee SMC, Mason CE, Mignot E, Rana BK, Smith SM, Snyder MP, Turek FW. The NASA Twins Study: A multidimensional analysis of a year-long human spaceflight. Science. 2019 Apr 12;364(6436):eaau8650. doi: 10.1126/science.aau8650. PMID: 30975860; PMCID: PMC7580864.
6. Gertz ML, Chin CR, Tomoiaga D, MacKay M, Chang C, Butler D, Afshinnekoo E, Bezdan D, Schmidt MA, Mozsary C, Melnick A, Garrett-Bakelman F, Crucian B, Lee SMC, Zwart SR, Smith SM, Meydan C, Mason CE. Multi-omic, Single-Cell, and Biochemical Profiles of Astronauts Guide Pharmacological Strategies for Returning to Gravity. Cell Rep. 2020 Dec 8;33(10):108429. doi: 10.1016/j.celrep.2020.108429. Epub 2020 Nov 25. PMID: 33242408; PMCID: PMC9444344.
7. Luxton JJ, Bailey SM. Twins, Telomeres, and Aging-in Space! Plast Reconstr Surg. 2021 Jan 1;147(1S-2):7S-14S. doi: 10.1097/PRS.0000000000007616. PMID: 33347069.