Prije više od dva desetljeća, 14. siječnja 2004., Sjedinjene Američke Države predstavile su novu Viziju svemirskih istraživanja, plan koji je najavio da će čovjek u svemir ne samo putovati, nego u njemu i živjeti. Dvadeset godina poslije, NASA-in program Artemis priprema povratak astronauta na Mjesec, prvi korak prema još ambicioznijem cilju: ljudskoj misiji na Mars.
Taj će put trajati oko tri godine i obuhvatiti stotine milijuna kilometara. Posada će se suočiti s radijacijom, izolacijom, bestežinskim stanjem i skučenim prostorom, kombinacijom uvjeta kakvi do sada nisu ispitani u ljudskoj fiziologiji. Za znanstvenike koji proučavaju granice života, to je krajnji izazov: prirodni laboratorij u kojem se ljudsko tijelo dovodi do svojih bioloških rubova.
Damian Bailey, profesor fiziologije i biokemije na Sveučilištu Južni Wales, i Angelique Van Ombergen, gostujuća profesorica translacijske neuroznanosti na Sveučilištu u Antwerpenu te znanstvenica Europske svemirske agencije (ESA), objašnjavaju da svemir ne oprašta pogreške. To je vakuum ispunjen zračenjem i ekstremnim temperaturnim razlikama, u kojem odsustvo gravitacije razgrađuje sustave što su se milijunima godina razvijali kako bi nas održali na životu. Ljudski organizam prilagođen je tlaku od jedne atmosfere, gravitaciji od 1 g i tankom sloju biosfere. Izađemo li iz tog uskog okvira, tijelo se počinje raspadati.
No upravo nas takva ugroza tjera da istražujemo. Visinske ekspedicije otkrile su kako krv prenosi kisik na granici preživljavanja, a uroni u oceanske dubine i boravci na polovima pokazali su koliko ljudski organizam može izdržati tlak i hladnoću. Svemirski let samo nastavlja tu tradiciju, redefinira naše razumijevanje granica života i pokazuje koliko se biologija može rastegnuti prije nego što pukne.
Mapa ljudskog tijela u svemiru
Kako bi razumjeli te granice, fiziolozi sastavljaju mapu tzv. svemirskog eksozoma, svih čimbenika koji u svemiru djeluju na ljudsko tijelo: radijacije, bestežinskog stanja, poremećaja sna, izolacije i kroničnog stresa. Svaki od tih utjecaja sam po sebi šteti, no u kombinaciji se međusobno pojačavaju i guraju tijelo do krajnjih mogućnosti.
Iz te složene mreže nastaje ono što znanstvenici nazivaju svemirski integrom, cjeloviti sustav međusobno povezanih fizioloških procesa koji održavaju astronauta na životu u najneprijateljskijem okruženju koje poznajemo. Kad kosti počnu gubiti minerale, bubrezi reagiraju. Kad se tjelesne tekućine pomaknu prema glavi, raste tlak u mozgu, mijenja se vid i struktura živčanog tkiva. Imunološke stanice odgovaraju na hormone stresa koje oslobađa mozak. Sve je povezano u neprekidnoj biološkoj povratnoj petlji.
Najopipljiviji simbol te povezanosti je svemirsko odijelo, prijenosna biosfera koja održava život baš kao što Zemljina atmosfera održava sav život na površini planeta. Unutar njegovih slojeva od mylara (reflektirajućeg plastičnog izolatora), kevlar-vlakna (koja štite od udara) i dacrona (koji održava oblik i tlak), astronaut živi u delikatnoj ravnoteži. Unutarnji tlak dovoljan je da spriječi isparavanje tjelesnih tekućina u vakuumu, ali dovoljno nizak da se čovjek još može kretati i raditi.
Svaki detalj u dizajnu odijela odražava granice ljudske fiziologije: prenizak tlak gasi svijest u nekoliko sekundi, previsok pretvara odijelo u krutu, nepokretnu oklopnicu.
Najpodmuklija opasnost, međutim, nije mehanička nego nevidljiva, svemirsko zračenje. Kozmičke zrake, sastavljene od protona i teških iona koji putuju gotovo brzinom svjetlosti, razaraju stanice i lome DNK na načine koje zemaljska biologija nikada nije trebala popravljati. Posljedice su mutacije i kromosomske promjene koje povećavaju rizik od raka.
Zahvaljujući istraživanjima tzv. biomarkera zračenja, molekularnih signala koji pokazuju kako stanice reagiraju na zračenje, poboljšava se ne samo sigurnost astronauta, nego i liječenje raka na Zemlji. Ti isti markeri omogućuju onkolozima da preciznije doziraju terapiju, smanjuju oštećenja zdravih tkiva i prilagođavaju liječenje svakom pacijentu.
Studije popravka DNK nakon izlaganja kozmičkom zračenju dovode i do novih lijekova koji bi mogli štititi stanice pacijenata tijekom radioterapije.
Tijelo bez gravitacije
Najveći paradoks svemirskog života jest bestežinsko stanje. U orbiti astronauti gube do 1,5 % koštane mase mjesečno, a mišići slabe unatoč svakodnevnom vježbanju. No upravo ta ekstremnost čini svemir idealnim modelom za proučavanje ubrzanog starenja. Istraživanja gubitka gustoće kostiju i atrofije mišića u mikrogravitaciji otkrivaju biokemijske putove koji bi mogli usporiti degenerativne bolesti i slabost u starijoj dobi.
Na Međunarodnoj svemirskoj postaji astronauti svakoga dana provode više od dva sata u tzv. protumjerama: intenzivnim vježbama otpora i u komorama s negativnim tlakom donjeg dijela tijela, koje potiču cirkulaciju krvi prema nogama i održavaju normalan krvni tlak. Uz to slijede strogo kontrolirane prehrambene rutine kojima se stabilizira metabolizam. Nijedna metoda sama nije dovoljna, ali njihova kombinacija pomaže zadržati ravnotežu u okruženju koje ju stalno narušava.
U novije vrijeme sve veći značaj dobiva digitalna fiziologija. Mikrosenzori ugrađeni u svemirska odijela ili čak pod kožu prate otkucaje srca, moždanu aktivnost i biokemijske promjene u krvi u stvarnom vremenu. Multi-omics analiza, povezivanje podataka o genima, proteinima i metabolizmu, omogućuje stvaranje potpune slike o tome kako tijelo reagira na svemirski let.
Ti podaci napajaju “digitalne blizance” astronauta: virtualne kopije svakog člana posade pomoću kojih se može simulirati reakcija organizma na stresore poput zračenja ili bestežinskog stanja. Astronaut budućnosti neće samo preživljavati svemir, surađivat će s vlastitom biologijom, prilagođavajući prehranu, vježbu i uvjete u kabini u stvarnom vremenu kako bi održao ravnotežu tijela.
Učeći kako ljudi preživljavaju bez gravitacije, učimo i kako živjeti bolje s njom. Svemirska medicina već je oblikovala terapije protiv osteoporoze i kardiovaskularnih bolesti te poboljšala razumijevanje starenja mišića.
Istraživanja neuro-okularnog sindroma povezanog sa svemirskim letom, stanja u kojem pomaci tjelesnih tekućina u mikrogravitaciji povećavaju tlak unutar lubanje i mijenjaju vid, pomažu znanstvenicima razumjeti intrakranijalnu hipertenziju na Zemlji. Čak su i studije o psihološkoj otpornosti astronauta doprinijele spoznajama o mentalnom zdravlju i prilagodbi na stres, što se pokazalo dragocjenim tijekom pandemije COVID-19, kad su milijuni ljudi iskusili izolaciju nalik životu u svemirskoj letjelici.
Na kraju, misija na Mars bit će prije svega ispit ljudske biologije, a tek potom tehnologije. Svaki gram očuvanog mišića, svaka zaštićena sinapsa i svaka popravljena stanica bit će trijumf fiziologije. Svemir možda uništava ljudsko tijelo, ali istodobno otkriva njegovu zapanjujuću sposobnost da se ponovno izgradi.
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
