Jaki wpływ ma mikrograwitacja na starzenie się i czy w kosmosie starzejemy się wolniej?

Podróże w kosmos stają się rzeczywistością w najbliższej przyszłości, ale nie wiemy jeszcze, co dzieje się z naszym ciałem w warunkach braku grawitacji. Czy powinniśmy wierzyć wszystkim filmom science fiction, w których ludzie nie starzeją się w kosmosie lub na innych planetach, czy też w rzeczywistości starzeją się szybciej w kosmosie?

Czy mikrograwitacja jest najlepszym rozwiązaniem przeciwstarzeniowym, czy też powoduje, że starzejemy się szybciej niż zwykle? Czytaj dalej, aby się dowiedzieć!

Czym jest grawitacja?

Aby zbadać jej wpływ na nas, musimy najpierw lepiej zrozumieć grawitację. Grawitacja to siła, dzięki której planeta lub podobne ciało przyciąga obiekty do swojego centrum. Jest to siła, która przyciąga cię z powrotem do ziemi, gdy skaczesz, i sprawia, że obiekty spadają. Wszystko, co ma masę, odczuwa również przyciąganie grawitacyjne (1).

Wielkość grawitacji, którą odczuwasz, nie będzie taka sama na Ziemi, Księżycu czy w otwartej przestrzeni kosmicznej. Wynika to z faktu, że siła grawitacji, jaką obiekt (np. planeta) wywiera na ciebie, zależy od masy tego obiektu. Jeśli udałbyś się na Księżyc, który waży mniej niż Ziemia, grawitacja byłaby słabsza. Dlatego czarne dziury mają tak dużą siłę grawitacyjną – skupiają tak dużą masę w małej przestrzeni.

Czym jest mikrograwitacja?

Z drugiej strony mikrograwitacja to bardzo słaba forma grawitacji, występująca zazwyczaj w orbitujących statkach kosmicznych. Nie należy jej mylić z grawitacją zerową, ponieważ niewielka grawitacja występuje wszędzie w przestrzeni kosmicznej, a prawdziwa grawitacja zerowa tak naprawdę nie istnieje.

W rzeczywistości astronauci przebywający na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) odczuwają 90% grawitacji Ziemi i są stale przyciągani w kierunku Ziemi. Jednak ponieważ wszystkie obiekty w statku kosmicznym spadają jednocześnie w kierunku Ziemi i nie działają na nie żadne inne siły, znajdują się one w ciągłym swobodnym spadku. Sprawia to, że wydają się unosić w powietrzu, a niektórym może się wydawać, że znajdują się w stanie zerowej grawitacji, co jest mylące.

Dzięki tym warunkom możemy badać, co dzieje się z ludźmi w warunkach grawitacji niższej niż ziemskiej. Przeprowadzono wiele badań dotyczących wpływu mikrograwitacji na organizm ludzki, głównie dzięki odważnym astronautom, którzy spędzili miesiące lub lata na pokładzie ISS.

Czy astronauci ci mieli więcej lub mniej problemów zdrowotnych podczas pobytu w kosmosie? Czy podróże kosmiczne spowodowały, że starzeli się szybciej lub wolniej po powrocie na Ziemię? Przyjrzyjmy się wynikom badań naukowych.

Wpływ mikrograwitacji na organizm ludzki

Jeśli oglądaliście filmy takie jak Interstellar lub Planeta małp, prawdopodobnie pamiętacie, jak niektóre postacie starzały się znacznie wolniej w kosmosie lub na innych planetach w porównaniu z tymi, które pozostały na Ziemi. Problem polega na tym, że nie jesteśmy jeszcze na tym etapie. Cała nasza obecna wiedza na temat starzenia się w kosmosie pochodzi z ISS, która nadal ma bardzo podobną grawitację jak Ziemia.

Niemniej jednak mamy szczęście, że możemy przeprowadzać wiele różnych eksperymentów w warunkach mikrograwitacji i już teraz obserwować znaczące zmiany w metabolizmie człowieka, przy grawitacji wynoszącej zaledwie 90% tej, którą zwykle odczuwamy. Oto kilka wniosków dotyczących tego, co dzieje się z ludźmi w warunkach mikrograwitacji (2):

1. Utrata masy mięśniowej i gęstości kości – w warunkach mikrograwitacji astronauci tracą znaczną część masy mięśniowej i gęstości kości. Często doświadczają oni objawów podobnych do sarkopenii i osteoporozy, które częściej występują u osób starszych. Przyczyną tego może być po prostu fakt, że nie muszą oni używać mięśni tak często, jak na Ziemi.
2. Zmiany w układzie sercowo-naczyniowym – astronauci doświadczają kilku negatywnych skutków mikrograwitacji dla serca i naczyń krwionośnych. Krew i inne płyny przemieszczają się w kierunku górnej części ciała z powodu braku grawitacji. Serce staje się bardziej kuliste, a astronauci doświadczają zmniejszenia wydolności tlenowej. Zmiany te odzwierciedlają związane z wiekiem problemy sercowe występujące na Ziemi.
3. Mikrograwitacja osłabia układ odpornościowy, przez co astronauci są bardziej podatni na infekcje. Komórki odpornościowe wykazują zmniejszoną funkcjonalność w kosmosie, a skutki mogą być podobne do osłabienia układu odpornościowego u osób starszych.
4. Mikrograwitacja wydłuża telomery, czyli ochronne czapeczki na końcach naszych chromosomów, podczas gdy normalny proces starzenia powoduje ich stopniowe skracanie. Dotyczyło to zwłaszcza komórek odpornościowych zwanych leukocytami. Niestety nie jest to dobra wiadomość, ponieważ te same telomery miały tendencję do znacznego skracania się, gdy tylko astronauci wracali na Ziemię (3, 4). Gdybyśmy mieli pozostać w kosmosie na zawsze, mogłyby one pozostać dłuższe, ale nie możemy tego jeszcze stwierdzić z całą pewnością.
5. Problemy z pamięcią – długi pobyt w kosmosie spowodował u astronautów utratę pamięci i zmiany w połączeniach neuronowych. Mikrograwitacja zmieniła również rozkład płynu mózgowego, powodując objawy podobne do choroby Alzheimera.

Badanie bliźniaków przeprowadzone przez NASA

Jedno z najbardziej przydatnych badań dotyczących starzenia się człowieka w kosmosie zostało przeprowadzone przez NASA w 2015 roku na parze bliźniaczych astronautów (5). Jeden z bliźniaków, Scott Kelly, spędził rok na pokładzie ISS, podczas gdy jego identyczny brat bliźniak, Mark Kelly, pozostał na Ziemi. Ponieważ bliźnięta jednojajowe mają identyczne DNA, badanie to pomogło naukowcom lepiej zrozumieć wpływ lotów kosmicznych na organizm ludzki. Wyniki te różnią się od innych, w których różnice genetyczne mogą mieć znaczący wpływ na proces starzenia się.

Co odkryli naukowcy z NASA, badając organizmy Marka i Scotta po upływie roku? Przyjrzyjmy się najważniejszym wynikom (6):

• Masa ciała Scotta zmniejszyła się o 7% w ciągu roku, ale po powrocie na Ziemię powróciła do normy.
• Naukowcy odkryli, że Scott miał markery stanu zapalnego i pogrubienia ścianek tętnic szyjnych podczas misji i bezpośrednio po jej zakończeniu, ale Mark nie miał podobnych zmian.
• Telomery Scotta wydłużyły się w kosmosie, ale po powrocie na Ziemię szybko się skróciły i są teraz nawet krótsze niż u jego brata. To samo zaobserwowano w przypadku innych zmian epigenetycznych (7).
• Po roku Scott miał taką samą różnorodność mikrobiomu jelitowego jak Mark na Ziemi.
• Wydajność poznawcza Scotta i Marka pozostała niezmieniona przez cały rok, który Scott spędził w kosmosie.
• Szczepionka przeciw grypie działała w kosmosie dokładnie tak samo, jak na Ziemi.

Oprócz tych ważnych odkryć naukowcy zidentyfikowali kluczowe geny, które powinny być monitorowane w celu oceny stanu zdrowia przyszłych astronautów. Geny te regulują układ odpornościowy, tworzenie kości i ekspresję telomerów.

Podsumowanie

Podsumowując, wpływ mikrograwitacji na organizm ludzki ma zarówno obiecujące, jak i zagrażające zdrowiu aspekty, jeśli chodzi o starzenie się w kosmosie. Na przykład wydłużenie telomerów może być potencjalną korzyścią przeciwstarzeniową, ale utrata mięśni, zmiany sercowo-naczyniowe i stany zapalne sugerują przyspieszone starzenie się. Telomery również powróciły do znacznie krótszej długości po powrocie ludzi na Ziemię, co sprawia, że odkrycie to jest nieco mniej cieszące.

Badanie bliźniąt przeprowadzone przez NASA dostarczyło wielu informacji na temat zmian w organizmie człowieka w kosmosie, które nie są związane z genetyką, ale wciąż pozostaje wiele pytań bez odpowiedzi. W pewnym momencie podróże kosmiczne mogą stać się bardziej dostępne i będziecie musieli zrozumieć, jak wasze ciała reagują w polach o niższej grawitacji. Taka będzie przyszłość medycyny kosmicznej i kto wie, może telomery pozostają dłuższe w kosmosie na zawsze.

Źródła:

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.