In 2015 begon de ene helft van de Kelly-broers zijn jaar in het ISS. Dat moest de effecten van lange ruimtetrips op het menselijk lichaam in beeld brengen.
Lang of kort, sinds 1961 hebben honderden mensen het vacuüm van de ruimte betreden. En gezien onze verkenningsdrang en vooruitstrevende technologie zal dat aantal in de toekomst alleen maar toenemen. Met plannen voor reizen naar de maan, Mars – en wie weet waar nog meer – is een van de belangrijkste vragen wat een verblijf in de ruimte eigenlijk met de mens doet?
Om dat uit te zoeken, verbleef astronaut Scott Kelly onder nauw toezicht van wetenschappers een jaar lang in het internationaal ruimtestation ISS. Het werd niet alleen de eerste keer dat een Amerikaan zo lang in de ruimte verbleef, met zijn identieke tweelingbroer Mark als aardse controle, zouden de effecten van de trip nog beter naar voren komen. Vier jaar na Scott zijn reis begon, zijn de resultaten van het giga-onderzoek nu binnen.
Lees ook:
Monsterproject
Het onderzoek, dat werd gepubliceerd in Science, is onderdeel van NASA’s Human Research program, een project dat zich bezighoudt met de veiligheid van mensen in de ruimte. Aan de hand van verschillende studies, poogt NASA onder meer de effecten van de gevaren van een langdurig ruimteverblijf in kaart te brengen; zoals verhoogde blootstelling aan straling, isolatie en (een gebrek aan) zwaartekracht.
Identieke astronautentweeling Mark (links) en Scott (rechts) Kelly. © NASA/ Robert Markowitz
Dit tweelingonderzoek was daar een van. Een het was een flinke. Maar liefst twaalf universiteiten, tien onderzoeksteams en meer dan tachtig onderzoekers bestudeerden Scott en Mark Kelly zes maanden voor, tijdens, en negen maanden na het verblijf in het ISS in 2015 en 2016.
“De dataverzameling van deze studie is bijzonder – om niet te zeggen, spectaculair”, mailt geneticus André Uitterlinden (Erasmus MC). Naast het afnemen van onder andere bloed- en urinemonsters in de nauwe ruimte van het ISS, was het namelijk ook geen eitje ze op tijd en intact op aarde te krijgen. Uiteindelijk werden de monsters al dan niet ingevroren aan boord van de Sojoez-ruimtecapsule en om de zoveel tijd meegenomen naar aarde.
Ruimteverblijf
Bij terugkomst was Scott niet zoals in de film Interstellar plots jonger dan zijn tweelingbroer. Maar verschillen waren er wel. Zo beschrijven de onderzoekers bij de astronaut onder meer verdikkingen van de halsslagader en het netvlies, gewichtsverlies, DNA-beschadigingen, veranderingen in de epigenetica, genexpressie en darmflora, en verlengde chromosoomuiteinden; zogenaamde telomeren. De meeste van deze ‘symptomen’ herstelden zich na terugkomst op aarde.
Scott Kelly’s ‘kamer’ gedurende de 342 dagen aan boord van het ISS. © NASA
“In de ruimte verwacht je veranderingen”, stelt Uitterlinden. “Alleen al door het bijzondere eten, is het logisch dat bijvoorbeeld de darmflora (alle micro-organismen in het maag-darmstelsel red.) anders wordt. Hoogleraar microbiologie Willem de Vos (Universiteit Wageningen) vertelt verder. “Bij zowel Scott als Mark Kelly waren bacteriën van het geslacht Bacteroides dominant. Zo’n samenstelling is vaak gekoppeld aan een dieet rijk aan vet maar arm aan vezels, en komt veel voor in de VS.”
Dat de darmflora van Scott veranderde terwijl die van Mark gelijk bleef, is volgens de microbioloog niet direct heel bijzonder. “Dat kan ook een gevolg zijn van hun verschillende dieet”, legt de Vos uit. “Ik mis simpele experimenten om dat uit te sluiten. Wellicht wil niemand op aarde zo lang astronautenvoer eten.”
Naast de veranderingen aan de darmflora, vielen ook vooral de telomeren de onderzoekers op. Telomeren zijn de uiteinden van chromosomen, die bij elke celdeling iets korter worden. Hoe ouder je bent, hoe korter je telomeren doorgaans zullen zijn. “Wat ik apart vond, zijn de vergrotingen van de telomeren”, zegt Uitterlinden. “En dat die bij terugkomst op aarde weer afnamen.”
Meer!
Hoe mooi en uitgebreid de studie ook was, wat de resultaten precies betekenen, is nog onduidelijk. En dat is niet zo gek. “Een unieke studie”, vindt de Vos. “Maar het is wel slechts één tweeling.” Uitterlinden noemt de wetenschappelijke waarde zelfs ‘nogal teleurstellend’. “Het onderzoek is op slechts één mens gedaan. We hadden deze ‘data-brij’ graag van een flink aantal astronauten onder vergelijkbare omstandigheden willen zien.” Ook had de wetenschapper graag een herhaling van het onderzoek gezien buiten het ISS, op een ander ruimtestation.
“Dit klinkt wellicht als vreemd commentaar op deze zeer bijzondere proef”, gaat Uitterlinden verder, “maar ik benadruk het omdat we in een zogenaamde ‘reproducibility crisis’ zitten. De helft van alle jaarlijkse 2,5 miljoen wetenschappelijke publicaties zijn niét reproduceerbaar. Daar moet echt wat aan gebeuren”, vindt de hoogleraar.
“Kortom: het was een zeer bijzondere proef, maar om nieuwe inzichten op te leveren moet het herhaald worden op meer astronauten”, besluit Uitterlinden. Aangezien een identieke tweeling op zich al bijzonder is, en ook niet iedereen astronaut wordt én een jaar in de ruimte wil verblijven, is het hoewel een begrijpelijke, geen makkelijke ‘eis’. Nog zo’n tweelingonderzoek komt er dus in de nabije toekomst niet. Wel gaat NASA gestaag verder met onderzoek. Meer studies naar langdurig ruimteverblijf staat al in de planning.
Bronnen: Science, EurekAlert1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
Beeld: NASA
Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Bestel dan hier ons nieuwste nummer. Abonnee worden? Dat kan hier!