Przełomowe badanie z udziałem 24 myszy wystrzelonych na Międzynarodową Stację Kosmiczną (ISS) w 2023 r. ujawniło, że poziom grawitacji jest krytyczny dla utrzymania funkcji mięśni w kosmosie. Wyniki opublikowane w czasopiśmie Science Advances pokazują, że długotrwałe narażenie na grawitację poniżej 0,67 g znacząco pogarsza zdrowie mięśni, rodząc ważne pytania dotyczące przyszłych, długotrwałych misji kosmicznych i potencjalnych wysiłków kolonizacyjnych na planetach takich jak Mars.
Problem przestrzeni i biologii człowieka
Ludzkość ewoluowała na Ziemi pod ciągłym przyciąganiem 1 g grawitacji. Podróże kosmiczne zakłócają ten podstawowy wymóg biologiczny, powodując atrofię mięśni, utratę gęstości kości i zmiany w funkcjonowaniu narządów. Chociaż astronauci doświadczają tych skutków, dokładne granice, w których uszkodzenia stają się nieodwracalne, pozostają słabo poznane. Badanie to stanowi pierwsze szczegółowe spojrzenie na to, jak zmieniająca się grawitacja wpływa na tkankę mięśniową w kontrolowanym środowisku.
Eksperyment: myszy w zerowej i sztucznej grawitacji
Naukowcy z NASA i Japońskiej Agencji Badań Kosmicznych (JAXA) wysłali na orbitę 24 myszy za pomocą rakiety SpaceX Falcon 9. Myszy podzielono na cztery grupy, poddano działaniu mikrograwitacji 0,33 g, 0,67 g i 1 g przez około cztery tygodnie. Po powrocie na Ziemię naukowcy przeanalizowali mięśnie łydek (znane ze swojej wrażliwości na grawitację) pod kątem oznak zniszczenia. Wyniki były jasne: myszy trzymane w dawce 0,67 g utrzymywały prawie normalne funkcjonowanie mięśni, podczas gdy te poniżej tego poziomu doświadczyły znacznego pogorszenia.
Kluczowe wnioski: 0,67 g to próg
Badanie wykazało, że myszy ważące 0,33 g miały porównywalną wielkość mięśni do Ziemi, ale wykazywały zmniejszoną siłę chwytu. Jednak przy wadze 0,67 g funkcja ich mięśni pozostała w dużej mierze niezmieniona. Sugeruje to, że utrzymanie co najmniej 67% grawitacji Ziemi ma kluczowe znaczenie dla utrzymania zdrowia mięśni przez długi czas. Jak twierdzi profesor Harvard Medical School, Mary Buxen, dostarcza to „interesujących informacji na temat długotrwałych misji na Marsa i dalej”.
Implikacje dla kolonizacji Marsa
Odkrycia mają bezpośrednie implikacje dla przyszłej eksploracji kosmosu, zwłaszcza dla ambicji Elona Muska dotyczących kolonizacji Marsa. Grawitacja na Marsie wynosi około 38% ziemskiej (0,38 g), czyli znacznie poniżej progu 0,67 g ustalonego w badaniu. Sugeruje to, że samo istnienie na Marsie prawdopodobnie doprowadziłoby z czasem do znacznego pogorszenia się stanu mięśni, pomimo potencjalnie zmniejszonych wymagań planety w zakresie siły.
Co dalej?
Chociaż myszy nie są ludźmi, badanie stanowi kluczową podstawę do dalszych badań. Następnym krokiem będzie ustalenie, w jaki sposób te odkrycia odnoszą się do fizjologii człowieka, w tym skutków ćwiczeń i systemów sztucznej grawitacji. Badanie rodzi również pytania, czy długotrwałe narażenie na niższą grawitację powoduje trwałe szkody i czy środki zaradcze mogą skutecznie złagodzić te skutki.
„To sugeruje, że sama grawitacja marsjańska nie wystarczy do utrzymania funkcji mięśni” – mówi Buxen. „Być może w drodze powrotnej, kiedy wrócisz na Ziemię, będziesz musiał ją zbudować, abyś był gotowy, kiedy wrócisz”.
Ostatecznie badania te podkreślają biologiczne wyzwania związane z długotrwałymi podróżami kosmicznymi oraz potrzebę innowacyjnych rozwiązań zapewniających zdrowie ludzi w środowiskach pozaziemskich.
