كيف تحاكي الشيخوخة على الأرض تأثيرات السفر إلى الفضاء

واحدة من أشهر التجارب الفكرية في الفيزياء هي مفارقة التوأم، التي اقترحها ألبرت أينشتاين لأول مرة في ورقته البحثية عام 1905 حول النسبية الخاصة، ثم قام الفيزيائي بول لانجفان بتوسيع نطاقها لاحقًا. يذهب شيء من هذا القبيل. يغادر رائد فضاء الأرض ويقضي بضعة أشهر في السفر عبر الفضاء بسرعة الضوء تقريبًا. لديه أخ توأم يبقى على الأرض. وعندما يعود رائد الفضاء يجد أن أخاه قد تقدم في السن عشرات السنين وهو لا يزال صغيراً. لا أدعي أنني أفهم سبب حدوث ذلك، لكن الأمر يتعلق بالمرور النسبي للوقت الذي يعيشه المسافر سريع الحركة مقارنة بشخص ما على الأرض. أو شيء من هذا. لا يهم حقًا: هذا عمود عن الشيخوخة.

ومن المستحيل السفر بهذه السرعات، لذا فإن مفارقة التوأم ستبقى تجربة فكرية في المستقبل المنظور. لكن شيئًا مشابهًا تمامًا يحدث بالفعل في العالم الحقيقي، فقط في هذه الحالة، مسافر الفضاء هو الذي يشيخ بشكل أسرع. فالتوأم الذي يذهب إلى الفضاء لمدة ستة أشهر سيتقدم في السن، حسب بعض المقاييس، بمعدل 40 مرة أسرع من شقيقه الذي سيسافر إلى الأرض.

لن تضطر الغالبية العظمى منا أبدًا إلى القلق بشأن هذا الأمر، لكن العوامل التي تؤدي إلى تسارع الشيخوخة في المدار أصبحت شائعة بشكل متزايد على الأرض الصلبة. والخبر السار هو أن محاولات حماية رواد الفضاء من هذه الأشياء يمكن أن تفيدنا جميعًا.

اعتبارًا من الآن، اعتمادًا على المكان الذي ترسم فيه الحدود، ذهب حوالي 781 شخصًا إلى الفضاء. وقضى بعضهم ساعات أو أيامًا فقط هناك، لكن حوالي نصفهم عاشوا في محطة فضائية لعدة أشهر. عادةً ما تتطلب الرحلة إلى محطة الفضاء الدولية (ISS) – والتي قام بها ما يقرب من 300 رائد فضاء – قضاء ستة أشهر أو أكثر في الفضاء.

لطالما شعرت وكالة ناسا بالقلق من أن تمديد الوقت في الفضاء يمكن أن يضر بصحة رواد الفضاء، ومع مراعاة أن المهمات الطويلة إلى المريخ وما بعده قيد التخطيط، فقد أجرت أبحاثًا مكثفة حول التأثيرات وكيفية التخفيف منها.

واحدة من أولى وأشهر هذه الدراسات كانت دراسة ناسا للتوائم. في عام 1996، قامت الوكالة بتجنيد شقيقين توأم متطابقين، سكوت ومارك كيلي، في فريق رواد الفضاء. طار كلاهما في مهمات مكوكية وقضى سكوت بعض الوقت في محطة الفضاء الدولية. تقاعد مارك في عام 2011، لكن سكوت استمر في العمل، وعندما تم اختياره للعمل في محطة الفضاء الدولية لمدة عام كامل في عام 2015، شعر علماء ناسا بوجود فرصة. لماذا لا نجري دراسة على التوائم، وهي تجربة كلاسيكية تستخدم التوائم لاستخلاص الأهمية النسبية للتأثيرات البيئية والوراثية على الصحة؟ من الناحية المثالية، قد ترغب في الحصول على مئات الأزواج من التوائم، لكن هذا لن يحدث أبدًا في هذه الحالة، وحجم العينة المكون من اثنين هو أكثر إفادة من لا شيء على الإطلاق. لذلك، أخذ الباحثون الدم والبول والبراز من كلا التوأم قبل وأثناء وبعد الرحلة، ووجدوا بعض الاختلافات الواضحة.

واحدة من هذه كانت في علامات الالتهاب. وبعد عام في الفضاء، كان لدى سكوت مستويات مرتفعة من العديد من الجزيئات الالتهابية وانخفاض مستويات الجزيئات المضادة للالتهابات. كما ظهرت عليه علامات خلل في الميتوكوندريا.

كلاهما مدرج في قائمة تضم 12 “سمة مميزة للشيخوخة”، مما يشير إلى أن أحد تأثيرات العيش في الجاذبية المنخفضة هو تسارع الشيخوخة. وقد أظهرت الأبحاث اللاحقة التي أجريت على رواد فضاء آخرين أن الإقامة الطويلة في الفضاء تؤدي إلى أربع سمات أخرى على الأقل. إلى جانب الالتهاب المزمن وخلل الميتوكوندريا، يُظهر رواد الفضاء أيضًا عدم الاستقرار الجيني، والتحول نحو ميكروبيوم الأمعاء غير الصحي، واضطرابات في نظام الغدد الصماء، وضعف الإحساس بالعناصر الغذائية.

كما تظهر عليهم أيضًا علامات فسيولوجية لتسارع الشيخوخة، وأحيانًا بدرجة مروعة. وتشمل هذه التدهور الحاد في صحة القلب والأوعية الدموية، وفقدان الأنسجة العضلية والعظام، والمشاكل المعرفية والخلل المناعي. إن التأثيرات على نظام القلب والأوعية الدموية عميقة: فمن خلال أحد مقاييس صحة القلب والأوعية الدموية، وهو تصلب الشريان السباتي، يمكن أن يبلغ عمر رواد الفضاء 20 عامًا في ستة أشهر.

كيف ذلك؟ وفقا لدانيال وينر من معهد باك لأبحاث الشيخوخة في كاليفورنيا، هناك أربع سمات للعيش في الفضاء تسرع عملية الشيخوخة. الأول هو قلة الجاذبية، مما يقلل الحمل على العضلات والعظام، مما يؤدي إلى ضمورها. والثانية هي دورة الضوء الداكن المضغوطة بشكل كبير: يشهد ركاب محطة الفضاء الدولية 16 شروقًا و16 غروبًا كل 24 ساعة، مما يلقي بثقل كبير على إيقاعات الساعة البيولوجية الخاصة بهم. والثالث هو التعرض لجرعات عالية من الإشعاعات المؤينة الصادرة عن الأشعة الكونية المجرية، تعادل 480 أشعة سينية على الصدر على مدى ستة أشهر. العامل الأخير هو العزلة الاجتماعية. ومن المعروف أن كل هذه العوامل سببية في عملية الشيخوخة.

“وماذا في ذلك؟”، قد تفكر. لن يواجه البشر الموجودون على الأرض هذه الضغوطات أبدًا. ولكن في الواقع نحن نفعل ذلك. وفقًا لـ وينر، فإن الظروف على الأرض تكرر إلى حد ما تلك الموجودة في الفضاء. نحن لا نختبر الجاذبية الصغرى، لكن أنماط الحياة المستقرة لها نفس التأثير على العضلات والعظام. يعد اضطراب الساعة البيولوجية والعزلة الاجتماعية أمرًا شائعًا، ويتعرض ملايين الأشخاص لمستويات عالية من الإشعاع المؤين الناتج عن غاز الرادون الموجود بشكل طبيعي.

لا تزال آليات الشيخوخة غامضة تمامًا، لكن الخبر السار هو أن الأبحاث التي أجريت على رواد الفضاء الذين يبقون لفترة طويلة يمكن أن تساعد في توضيح هذه الآليات. رواد الفضاء، وفقًا لـ وينر، يشكلون كائنًا نموذجيًا ممتازًا لدراسة عملية الشيخوخة. وكتب هو وزملاؤه في مقالة مراجعة حديثة: “يمكن تصور التعرض لرحلات الفضاء على أنه نسخ حادة ومكثفة من الضغوطات المزمنة ذات الدرجة المنخفضة التي تؤدي إلى جزء كبير من الانخفاض المرتبط بالعمر في أعداد سكان الأرض”.

قد تساعدنا الأبحاث على رواد الفضاء في الوصول إلى هذا الهدف بعيد المنال المتمثل في علم الشيخوخة والتدخلات المضادة للشيخوخة. تحرص وكالة ناسا على حماية موظفيها بشكل مفهوم، وقد تعاونت مع فريق وينر للعثور على جزيئات لمواجهة التأثيرات المؤيدة للشيخوخة لرحلات الفضاء. على مدار السبعين عامًا الماضية، قدم برنامج الفضاء العديد من الفوائد الطبية، بما في ذلك زراعة القوقعة الصناعية والأطراف الصناعية. سيكون ينبوع الشباب إضافة مرحب بها للغاية إلى تلك القائمة. إلى ما لا نهاية وما بعدها!