عندما يسافر رواد الفضاء لأول مرة إلى المريخ، أو إلى أي مكان آخر في الفضاء السحيق، سيتعين عليهم التعامل مع مشكلتين يحمينا منهما كوكبنا نفسه على سطحه: الإشعاع وانعدام الوزن. يعرف العلماء بالفعل أن كليهما يمكن أن يكون لهما تأثير عميق على جسم الإنسان، ولكن مقدار تأثير أحدهما، ومدة استمرار هذا التأثير، يظل لغزًا. تناولت ورقة بحثية جديدة أجراها باحثون في كلية الطب في ويسكونسن، ونشرت في PLoS One، هذه الأسئلة، ولسوء الحظ توصلت إلى بعض الإجابات غير المثالية فيما يتعلق بالآثار طويلة المدى للتعرض للفضاء السحيق.
حتى الآن، لم تقم البشرية بعد ببناء مختبر أبحاث الفضاء السحيق حيث يمكنهم إجراء تجارب في البيئة الفعلية للفضاء السحيق نفسه. لذا يجب على الباحثين أن يستثمروا ما لديهم على أرض الواقع في معظم الحالات. وبما أن إجراء هذه الأنواع من تجارب التعرض طويلة الأمد على البشر أمر غير عملي وغير أخلاقي، فقد تحول الباحثون إلى حجر الزاوية في الاختبارات البيولوجية – الفئران.
لمحاكاة انعدام الوزن لدى الفئران الموجودة على الأرض، طورت وكالة ناسا بروتوكولًا يسمى تفريغ الأطراف الخلفية (HLU). في هذه التجربة بالذات، تم اختيار الفئران في منتصف العمر لتقليد العمر النموذجي لرواد الفضاء المحترفين، وتم رفع أرجلها الخلفية عن الأرض بزاوية 30 درجة بواسطة حزام متخصص متصل بذيلها لمدة ثلاثين يومًا. ينقل هذا الميل الكثير من سوائل الجسم إلى الرأس، ويخفف الوزن عن الجزء السفلي من أجسادهم على الأقل، وهو أقرب ما يمكن للباحثين من محاكاة ما يحدث لرواد الفضاء عندما يطفوون في الجاذبية الصغرى.
يتحدث فريزر عن إحدى الطرق التي يمكننا من خلالها حماية رواد الفضاء من الإشعاع – باستخدام الغلاف المغناطيسي.
إن إعادة إنتاج الإشعاع أصعب، وتتطلب بعض المعدات المتخصصة. ولحسن الحظ، قامت ناسا بتطوير مثل هذه المعدات. في مختبر بروكهافن الوطني، يستطيع مختبر الإشعاع الفضائي التابع لناسا محاكاة نوع البيئة الإشعاعية التي تقصف النظام الشمسي باستمرار خارج الغلاف الواقي للغلاف الجوي للأرض. في هذه التجربة بالذات، استخدم العلماء جهاز محاكاة للأشعة الكونية مكون من خمسة أيونات وستة أشعة يطلق عليه اسم “simGCRsim”. فهو يفجر هدفًا باستخدام بروتونات عالية السرعة وأيونات ثقيلة مثل السيليكون والحديد، والتي من المحتمل أن تشق طريقها عبر درع هيكل سفينة متجهة إلى المريخ.
كان البروتوكول التجريبي الموصوف في الورقة هو “إفراغ” الفئران لمدة خمسة أيام، وقصفها لبضع دقائق بمستويات إشعاع عالية للغاية تهدف إلى محاكاة أشهر من التعرض، ثم استمر في تعليق أرجلها الخلفية لمدة 25 يومًا أخرى. وبعد ذلك سمح لهم بأن يعيشوا ما تبقى من حياتهم، حيث كانت فترة المراقبة حوالي سنة تعادل حوالي 25 سنة من عمر الإنسان.
كانت هناك ثلاث نتائج أولية موصوفة في الورقة، ولكن النتيجة التي كانت في الأصل نقطة محورية للباحث تتعلق بالقلب. ومع جرعة 1.5 غراي (مقياس للجرعة الإشعاعية الممتصة)، بدأت الفئران في تطوير تليف حول الأوعية الدموية – وهو نوع من الأنسجة الندبية التي تلتف حول الأوعية التاجية التي تغذي الدم إلى القلب. وبعد 270 يومًا من التعرض للإشعاع، تضاعف حجم الأنسجة الندبية، مما أدى إلى الضغط على الأوعية الدموية إلى درجة أصبحت فيها الإصابة بنوبة قلبية أكثر احتمالا. ومن المثير للاهتمام أن محاكاة انعدام الوزن لم يكن لها أي تأثير على هذه النتيجة، إذ يبدو أنها ناجمة بالكامل عن الإشعاع.
مناقشة حول مدى خطورة الأشعة الكونية. ائتمان – قناة ديسكفري يو كيه على اليوتيوب
عندما قام الباحثون بتعريض الفئران لجرعة أقل كانت أقرب إلى إجمالي كمية التعرض للإشعاع التي سيتلقاها رواد الفضاء على مدار مهمة مدتها ثلاث سنوات إلى المريخ، لاحظوا أن ندبات القلب لم تكن مرئية على الفور. ولكن بعد عام من التعرض، أصيب 83% من الفئران بالمرض. مما يعني أن تأثيرات الإشعاع قد تستغرق عقودًا من عمر الإنسان لتظهر نفسها.
ومن النتائج الأخرى المثيرة للقلق تأثير البروتوكول على أجهزة المناعة لدى الفئران. وبعد أشهر من التعرض لها، كان طحال الجرذ قد فقد ثلثي خلاياه القاتلة الطبيعية (NK). تقضي هذه الخلايا على الخلايا المصابة بالفيروسات، والأهم من ذلك، الخلايا السرطانية، لذا فإن الانخفاض الدائم في عددها يؤدي إلى تعرض الجهاز المناعي بأكمله للخطر. عملت الجاذبية الصغرى والإشعاع جنبًا إلى جنب هنا لخلق هذه التأثيرات – فالفئران التي تعرضت للجاذبية الصغرى فقط تعافت في النهاية إلى المستويات الخلوية الطبيعية. لكن إذا تعرضوا أيضًا للإشعاع، كان تعافيهم ضعيفًا، إذ يبدو أن الأشعة الكونية أعاقت قدرة نخاع العظم على الاستجابة للضغط الفسيولوجي.
وظهرت المزيد من الأخبار السيئة عندما قاموا بتسلسل جينومات خلايا الدم البيضاء لدى الجرذ. بعد 235 يومًا من التعرض للإشعاع، لاحظ الباحثون سلسلة من الطفرات الدائمة في عدد من الجينات، بعضها مرتبط بشكل مباشر بتكوين الدم النسيلي ذو الإمكانات غير المحددة (CHIP). على الأرض، تبدأ رقاقة CHIP في الظهور مع تقدمنا في العمر، عندما تبدأ خلية دم واحدة متحولة في التغلب على جيرانها. قد لا يبدو ذلك سيئًا للغاية، لكن خلية الدم المتحولة هذه تحمل في طياتها خطرًا متزايدًا للإصابة بسرطان الدم بالإضافة إلى مضاعفة خطر الإصابة بالنوبات القلبية والسكتات الدماغية أربع مرات، لأنها تسبب التهابًا إضافيًا لجدران الشرايين. يبدو أن التعرض للإشعاع قد أدى إلى حدوث تلك التغييرات بسرعة، مما يعرض نظام القلب والأوعية الدموية للخطر الشديد وبسرعة أكبر بكثير مما هو معتاد في عمر القوارض.
وكما لاحظ الباحثون أنفسهم، هناك بعض القيود في هذه التجربة. والأهم من ذلك، هو أنه تم تسليم جرعة الإشعاع دفعة واحدة بدلاً من التعرض المستمر على مدى أشهر أو سنوات. من غير الواضح ما إذا كانت آليات الإصلاح الخلوية ستكون قادرة على مواكبة جهودها لمكافحة التأثيرات التي لوحظت في الفئران، أو ما إذا كانت التأثيرات طويلة المدى ستتراكم بغض النظر عما ستفعله آليات الإصلاح الخاصة بها. كما أن حقيقة إجراء التجربة على ذكور الفئران فقط تعني أن نسبة كبيرة من رواد الفضاء المحتملين قد يستجيبون بشكل مختلف.
لكن في الوقت الحالي، لا يعد أي من هذا خبرًا جيدًا بشكل خاص لمستقبل الرحلات الفضائية طويلة المدى. ولكن من المحتمل أيضًا ألا يكون ذلك مفاجئًا جدًا لعلماء الأحياء الذين يدرسون هذه التأثيرات. كنا نعلم أن شق طريقنا خارج القشرة الواقية للأرض سيكون أمرًا صعبًا. تساعد هذه الدراسة فقط في تحديد أنواع المشكلات التي سيتعين علينا التعامل معها في النهاية.
يتعلم أكثر:
M. Lenarczyk وآخرون – تؤثر الضغوطات المتعددة التي تمت محاكاتها لرحلات الفضاء على تليف القلب، وديناميكيات الكالسيوم، والوظيفة المناعية، والسيتوكينات، ومتغيرات الجينات في الفئران، والجرذ النرويجي
UT – معدلات الإصابة بالسرطان ترتفع وتنخفض مع الأشعة الكونية
UT – الأشعة الكونية: إنها ليست كما اعتقدنا أنها كذلك
UT – العلماء يحققون في الآثار البيولوجية لرحلات الفضاء باستخدام الديدان
