Mars: kto będzie mógł polecieć na czerwoną planetę i jakie wyzwania medyczne nas czekają.

Jak informuje Vox: W przyszłości Mars może stać się domem dla ludzi, ale przed nami stoi zadanie przekształcenia Czerwonej planety w środowisko nadające się do życia. Jednakże pojawia się jeden istotny problem: większość ludzi nie może bezpiecznie dotrzeć w kosmos, co komplikuje plany kolonizacji Marsa w obliczu globalnych wyzwań, takich jak zmiana klimatu.

Obecnie droga do zostania astronautą jest 'usłana nadziejami i marzeniami tych, którzy nie przeszli selekcji medycznej,' zauważyła Shona Pandya, badacz astronautyki w Międzynarodowym Instytucie Nauk Kosmicznych (IIAS). 'Kiedyś dzieci zdiagnozowane z cukrzycą typu 1 słyszały od lekarza: 'Cóż, możesz być kimkolwiek, tylko nie astronautą.'

Powody selekcji medycznej

Oto niektóre z najczęściej występujących powodów selekcji medycznej dla kandydatów na astronautów:

• Palenie tytoniu
• Choroby autoimmunologiczne
• Choroby stawów skroniowo-żuchwowych (TMJ)
• Zespół obturacyjnego bezdechu sennego
• Astma
• Hiperciśnienie
• Migrena
• Lęk i depresja

Astronauci zazwyczaj nie reprezentują ogólnej populacji, ponieważ są wybierani na podstawie swojego zdrowia fizycznego. Życie w warunkach mikrograwitacji na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) jest dużym stresem dla ludzkiego organizmu, co prowadzi do ryzyka osteoporozy, insulinooporności i utraty masy mięśniowej. Agencje kosmiczne wybierają ludzi o bardziej wytrzymałym organizmie, którzy mogą wykonywać zadania bez znacznych interwencji medycznych.

Według Heiga Ainтабліан, dyrektora Programu Medycyny Kosmicznej UCLA, 'Podobnie jak ciąża wywołuje w organizmie złożone i unikalne zmiany, tak i loty kosmiczne prowadzą do odmiennych zmian fizjologicznych'. W praktyce medycznej pojawiły się już specjalizacje zajmujące się problemami kosmicznymi.

Przyszłość badań na Marsie

NASA dąży do badań na Marsie i planuje wysłać ludzi na planetę już w latach 2030. Mars, będąc najbliższą Ziemi planetą w Układzie Słonecznym, może kiedyś wspierać życie.

Kilka dziesięcioleci temu rozmowy o kolonizacji Marsa uważano za skrajność z wielu powodów, w tym niewystarczających przygotowań technicznych oraz chęci skierowania zasobów naukowych na rozwiązanie problemów Ziemi. Jednak Elon Musk, założyciel firmy SpaceX, stał się popularyzatorem kolonizacji Marsa od początku lat 2000. i kontynuuje te plany, twierdząc, że chce zbudować miasto na Marsie z 1 milionem ludzi do 2050 roku.

Teraz Musk nie jest jedynym w swojej ambicji. Eksperci NASA, biolodzy, akademicy i lekarze poważnie rozważają możliwość przekształcenia ludzkości w międzyplanetny gatunek.

“Największym problemem, który musi rozwiązać ludzkość, jest zapewnienie przetrwania naszego gatunku, co jest logiczną odpowiedzią na stawanie się międzyplanetnym,” powiedział Ainтабліан. “Nie sądzę, że istnieje lepsza opcja niż Mars”.

Podczas gdy mamy wyobrażenie o niektórych skutkach zdrowotnych związanych z pobytem na ISS, nie możemy dokładnie odtworzyć skutków promieniowania na Marsie. Kelly Wainersmith, biolog i współautor książki A City on Mars: Can We Settle Space, Should We Settle Space, and Have We Really Thought This Through, jest przekonana, że kolonizacja Marsa na miarę Muska może prowadzić do katastrofy.

Jednak wielu zwolenników kolonizacji Marsa wykazuje niecierpliwość. Jedynym sposobem na bezpieczne dotarcie tam jest znaczny postęp w medycynie kosmicznej, która dopiero zaczyna się rozwijać w ciągu ostatnich 75 lat.

“Nic z tego, co ludzkość zrobiła i co było warte, nie było łatwe,” powiedział mi Ainтабліан. “Wiele w naszym rozwoju jako cywilizacji było skomplikowanych, a powodem, dla którego możemy teraz żyć tak komfortowo, są niesamowicie trudne wyzwania, które ludzkość miała do rozwiązania w przeszłości.”

Wiedza o zdrowiu ludzi na Marsie

Ponieważ bardzo niewielu ludzi dostaje się w kosmos, badacze, którzy badają, jak poprawić zdrowie ludzi w kosmosie, mają ograniczoną próbę do badań. Jurij Gagarin był pierwszym człowiekiem w kosmosie w 1961 roku, a ponad 600 astronautów poszło za nim.

Badacze NASA odkryli kilka kluczowych sposobów, jak czas w kosmosie może wpływać na zdrowie człowieka - wpływy promieniowania, izolacja, odległość od Ziemi, zmieniona grawitacja i skutki środowiskowe, takie jak zaburzenia systemu odpornościowego. Ale nadal nie mamy wielu konkretnych przykładów, jak te czynniki wpływają na rzeczywistość.

Jednym z najbardziej znaczących badań był podwójny eksperyment NASA przeprowadzony w 2019 roku. Badanie bliźniaków pozwala badaczom oddzielić wpływ genetycznych predyspozycji od czynników środowiskowych na wyniki zdrowotne. NASA porównało zdrowie identycznych bliźniaków Scotta i Marka Kelly przez rok. Scott przebywał na orbicie na ISS, a Mark pozostawał na Ziemi.

W badaniu odkryto niektóre nowe nagłe różnice między dwoma mężczyznami. Telomery Scotta, części DNA na końcach naszych chromosomów, wydłużyły się w kosmosie i (w większości) wróciły do normalnych poziomów po powrocie na Ziemię, co może sugerować uszkodzenie DNA spowodowane promieniowaniem i możliwym zwiększonym ryzykiem raka. Scott również stracił masę ciała, wykazał oznaki uszkodzeń układu sercowo-naczyniowego, które nie wystąpiły u Marka, oraz doświadczył krótkotrwałych zmian poznawczych po powrocie na Ziemię.

Jeśli najlepsi z najlepszych mają trudności, to co dopiero mówić o reszcie z nas? Stopniowo uzyskujemy pewne wyobrażenia w tej dziedzinie. Wraz z rozwojem turystyki kosmicznej astronauci nie są już jedynymi osobami, które udają się w kosmos: zamożni nieastronauci, tacy jak Jeff Bezos i Katy Perry, niedawno odbyli krótkie podróże w kosmos dzięki kosmicznej firmie Bezosa Blue Origin.

Ainтабліан jest bardzo zainteresowany perspektywą, że dostęp do kosmosu dla cywilów będzie rosnąć, co również oznacza, że ludzie z problemami medycznymi będą mogli podróżować. To ogromna szansa dla naukowców, aby zbadać zarządzanie medyczne szerszym zakresem chorób.

Jednak 10 lub 15 minut w kosmosie absolutnie nie można porównać z warunkami na ISS. Gdy Mars stwarza jeszcze bardziej niebezpieczne warunki, czas spędzony z dala od Ziemi może mieć poważne konsekwencje. Na Marsie znajduje się toksyczny pył, brak roślinności i atmosfery oddechowej, a grawitacja wynosi tylko 40% grawitacji Ziemi. Globalne pole magnetyczne Ziemi chroni naszą planetę przed niebezpiecznym promieniowaniem, podczas gdy na Marsie jest ono lokalne, a nie planetarne.

Badania prowadzone przez NASA wykazały, że maksymalny czas, jaki człowiek spędził w kosmosie bez przerwy, wynosi 438 dni. Jednak ekspedycje z ludźmi na Marsa prawdopodobnie zajmą co najmniej dziewięć miesięcy tylko na drodze do planety, nie mówiąc już o czasie spędzonym na niej czy powrocie (które mogą zająć do trzech lat). Mars znajduje się zazwyczaj w odległości około 140 milionów mil od Ziemi, co opiera się na jego orbicie wokół Słońca, z opóźnieniem komunikacyjnym do 20 minut w jedną stronę. W przypadku jakiejkolwiek nagłej sytuacji medycznej astronauci prawdopodobnie nie będą mogli otrzymać na czas instrukcji dotyczących telemedycyny, ponieważ nie będzie możliwości powrotu do leczenia.

Ekspedycje na Marsa będą musiały zabrać wszystkie swoje zapasy z sobą przed odejściem z Ziemi. A kiedy pierwsi ludzie postawią pierwszy krok na tej planecie, nie będą mieli tak intensywnej pomocy, jakią astronauci mają po powrocie na Ziemię.

Nowe horyzon...y medycyny

Osiągnięcia na Marsie to tylko część wyzwania. Już osiągnęliśmy kosmos, ale na razie człowiek na tej planecie dopiero zaczyna odkrywać nieskończone możliwości. Obecnie prowadzone są badania, które opierają się na wykształconych założeniach o tym, jakie jest marsjańskie środowisko.

Wraz z rozwojem medycyny kosmicznej zaczynają powstawać programy, które określają sposoby maksymalnego, bezpiecznego transportu ludzi w kosmos na dłuższy czas, a do nich również dołączają niewykwalifikowani specjaliści medyczni. UCLA planuje uruchomić program pielęgniarki kosmicznej i być może przygotowanie specjalistów kosmicznych. SpaceMed to europejski program magisterski, który koncentruje się na zdrowiu ludzi w warunkach lotów kosmicznych i innych ekstremalnych warunkach.

Dziś astronauci otrzymują większość swoich usług medycznych od lekarzy gruntowych, zwanych chirurgami polowymi, poprzez telemedycynę. Ainтабліан przewiduje, że w przyszłości pracownicy medyczni będą towarzyszyć astronautom w ich ekspedycjach, takich jak te na Księżycu lub Marsa. Sztuczna inteligencja ma stać się zasobem dla chirurga polowego, a także pomóc w opracowywaniu innych technologii, które przybliżą nas do Marsa.

Technologie są już opracowywane. Google niedawno współpracowało z NASA w celu stworzenia systemu AI, który mógłby pomóc astronautom w diagnozowaniu i leczeniu stanów medycznych występujących w czasie podróży, gdy nie ma dostępu do telemedycyny.

Jednak detale odgrywają ważną rolę, zauważyła Pandya. AI może pomóc w nagłych sytuacjach i diagnostykach, jednak wymagane dane będą ogromne. Ponieważ w kosmos dostaje się bardzo niewielu ludzi - i głównie są to mężczyźni - modele mogą opierać się na nie reprezentatywnej próbce, co może prowadzić do niedokładnych prognoz zmian fizjologicznych w kosmosie. Te niuanse trzeba wziąć pod uwagę.

Obecnie istnieje luka płciowa w badaniach - na tyle duża, że Wainersmith zauważyła, że nigdy nie ma kolejki do damskiej toalety na konferencjach dotyczących kolonizacji kosmosu. Ludzka reprodukcja i rozwój w kosmosie są z tego powodu skrajnie niedostatecznie zbadane.

Na dziś niewiadomo, czy ktokolwiek kiedykolwiek był w kosmosie w czasie ciąży, i czy kiedykolwiek były osoby poczęte w kosmosie. Badania dotyczące pierwszej ciąży kosmicznej i narodzin w kosmosie będą kluczowe dla stworzenia samodzielnej kolonii na Marsie. (Ponadto, firmy zajmujące się turystyką kosmiczną planują budowę hoteli w kosmosie, a wiemy, że ludzie robią tam różne rzeczy.) Idealnie byłoby wiedzieć, co się stanie z człowiekiem, który rodzi w kosmosie, jeszcze przed tym, jak się z tym spotka.

“Chcemy przeprowadzić badania, aby zrozumieć te ryzyka przed wyruszeniem tam, ponieważ jeśli istnieją ogromne ryzyka, zazwyczaj istnieją technologiczne rozwiązania dla niektórych z nich,” zauważyła Wainersmith.

NASA zainicjuje drugi eksperyment Crew Health and Performance Exploration Analog w październiku tego roku - roczną 'misję' na Marsie w wydruku 3D w Centrum Badań Kosmicznych Johnsona w Houston, gdzie zbierać będą dane dotyczące zdrowia psychicznego oraz skutków izolacji i ograniczeń. Naukowcy prowadzą badania nad trybem leżenia, które modelują fizjologiczne efekty zmienionej grawitacji i nieważkości. W kontekście zmniejszonych funduszy, badacze medycyny kosmicznej postulują o kontynuację inwestycji w nauki kosmiczne i biomedyczne.

Maedeh Mozneб, inżynier biomedyczny i naukowy współpracownik w laboratorium Sharmy w Centrum Medycznym Cedars-Sinai, zauważyła, że ostatecznym celem jest wysłanie 'awatarów' astronautów w kosmos, wykorzystując ich komórki macierzyste do tworzenia kompozycji tkanek 3D reprezentujących różne części ich ciała.

Oczekiwanie wielu lekarzy medycyny kosmicznej, takich jak Pandya, polega na tym, że w przyszłości ekspedycje kosmiczne będą zawierały wszystkie specjalizacje medyczne - od neurologii po radiologię.

Mars i Ziemia

Badania nad medycyną kosmiczną nie są tanie. 'Często pytają mnie: dlaczego wydajesz pieniądze na zdrowie kosmiczne, gdy tak wiele problemów czeka na Ziemi?' — mówi Pandya. Ale myślenie w ten sposób jest błędne, wskazuje ona.

Badania prowadzone w kosmosie już poprawiły zdrowie na Ziemi. Osiągnięcia w cyfrowej wizualizacji uzyskane podczas misji Apollo 17 w 1972 roku później stały się ważne dla rozwoju komputerowej tomografii i MRI. Narzędzia zdalnego monitorowania zdrowia opracowane dla astronautów w kosmosie są obecnie powszechnie stosowane w szpitalach.

Badania nad medycyną kosmiczną umożliwiają również większej liczbie ludzi podróżowanie w kosmos. W 2023 roku zespół Pandya udowodnił bezpieczeństwo i funkcjonalność ciągłego glukometru w kosmosie, co może ostatecznie pozwolić diabetykom na sprawdzanie poziomu cukru w kosmosie. Ma to znaczenie dla obecnych astronautów, którzy mogą rozwijać insulinooporność i objawy przedcukrzycowe podczas długotrwałych lotów w kosmos.

Dziecko, które otrzymało diagnozę cukrzycy typu 1 i marzy o zostaniu astronautą, teraz ma szansę zrealizować swoje marzenie, a badanie tego, jak organizm metabolizuje glukozę w kosmosie, pomaga lepiej zrozumieć zdrowie na Ziemi.

Są również choroby, które rozwijają się przez dziesięciolecia. Utrata mięśni w kosmosie może pomóc naukowcom lepiej zrozumieć, jak leczyć takie stany, jak dystrofia mięśniowa Duchenne'a. Na Ziemi choroby neurologiczne, takie jak Alzheimer, zazwyczaj nie stają się oczywiste, dopóki osoba nie osiągnie 60. roku życia.