Cơ thể con người biến đổi như thế nào khi bay vào vũ trụ?

Trong suốt một năm từ 03/2015 đến 03/2016, phi hành gia Scott Kelly của NASA đã sống và làm việc hoàn toàn trong môi trường không trọng lực ở Trạm Không gian Quốc tế, cao hàng trăm km so với mặt đất. Trong khi đó, người anh em song sinh của ông là Mark Kelly thì vẫn sinh hoạt như bao công dân địa cầu khác.

Điều này vô tình trở thành một thí nghiệm khoa học độc đáo. Bởi vì là anh em sinh đôi, nên cả hai người họ đều giống nhau về mặt di truyền, nhưng mỗi người sống ở từng môi trường khác biệt nhau như vậy giúp các nhà khoa học có thể tìm hiểu được sự tác động của vũ trụ trong những chuyến du hành dài tháng lên con người như thế nào.

Mark Kelly (trái) và Scott Kelly so sánh đổi khác trên cơ thể của mình sau thời gian một năm cả hai sống ở những môi trường khác nhau. Ảnh: NASA.

“Đây là một nghiên cứu toàn diện đánh giá mọi mặt của con người. Các nhà khoa học đã thực hiện nghiên cứu chưa từng có lên cơ thể người đến cấp độ rất nhỏ: từ phân tích tế bào và hệ vi sinh vật đến sinh lý học nhận thức,” Craig Kundrot thuộc Phòng Nghiên cứu và Ứng dụng Cuộc sống Vũ trụ của NASA cho biết.

“Kết quả của nghiên cứu không chỉ cho chúng ta biết sự thay đổi của cơ thể người khi sống trong vũ trụ, mà qua đó còn giúp NASA đánh giá được để cân nhắc điều chỉnh các sứ mệnh thăm dò không gian trong tương lai. Đây là nghiên cứu toàn diện nhất từ 5 năm trở lại đây.”

Con người đã sống trên Trái Đất trong nhiều thiên niên kỷ, chúng ta sinh ra ở địa cầu và tiến hóa theo môi trường ở đây. Tổ tiên của chúng ta chưa bao giờ rời khỏi Trái Đất, nơi không có trọng lực nhưng có đầy bức xạ và sự ion hóa khiến cơ thể con người bị thay đổi.

Anh em nhà phi hành gia Kelly đã trở thành bài thí nghiệm cho câu hỏi không gian làm thay đổi cơ thể con người như thế nào? Ảnh: NASA.

Như chúng ta đã biết từ lâu, những chuyến du hành không gian gây ảnh hưởng về mặt giải phẫu cho cơ thể người, ví dụ như cầu mắt thay đổi, mật độ xương bị giảm hay thay đổi cấu trúc não ở mức độ vi mô. Nhưng sự đổi khác này diễn ra như thế nào và có quá nhiều khác biệt hay không thì ta vẫn chưa so sánh được chính xác.

Nghiên cứu một cặp song sinh chính là chìa khóa quan trọng cho câu hỏi này, ta có thể biết sự thay đổi trong cơ thể đến mức độ phân tử. Từ kết quả nghiên cứu ban đầu giữa Scott và Mark, các nhà nghiên cứu nhận thấy sự thay đổi đáng ngạc nhiên khi biểu hiện gene của Scott đã thay đổi 7%, đặc biệt là những thứ liên quan đến hệ thống miễn dịch.

Những thay đổi liên quan đến mắt của Scott như nhãn cầu phẳng hơn, dầy thần kinh võng mạc dày hơn đã thật sự xảy ra, những biến đổi này cũng đã từng được ghi nhận ở các phi hành gia khác, cũng như sự loãng đi về mật độ xương.

Ngoài ra, tỷ lệ vi khuẩn trong hệ vi sinh vật đường ruột cũng đổi khác. Kiến thức này giúp chúng ta thiết kế một hệ miễn dịch hiệu quả cho những phi hành gia tiên phong lên Sao Hỏa trong tương lai. Vaccine cúm có hiệu quả tốt như khi được sử dụng ở Trái Đất và đây cũng là một điều có lợi cho các sứ mệnh thám hiểm vũ trụ trong tương lai.

Kết quả nghiên cứu này giúp ích rất nhiều cho các sứ mệnh thám hiểm không gian xa hơn trong tương lai. Ảnh: NASA.

Đáng ngạc nhiên hơn, các telomere trong tế bào bạch cầu của Scott đã thay đổi về chiều dài. Đây là phần điểm cuối của các nhiễm sắc thể mà thông thường nó sẽ bị rút ngắn theo thời gian đến một mức độ không thể rút ngắn và phân chia được nữa. Dù phần lớn các telomere của Scott bị ngắn đi, nhưng có một số đoạn trở nên dài hơn.

Bức xạ ion cũng gây nên một số biến đổi về cấu trúc trong nhiễm sắc thể, môi trường không trọng lực khiến thành động mạch của ông dày hơn và từ đó dẫn đến sự biến mất collagen. Về khả năng nhận thức, Scott vẫn tỉnh táo và nhận biết mọi thứ khi còn ở vũ trụ, nhưng khi về đến Trái Đất thì khả năng này đã suy giảm một chút.

Hầu hết những thay đổi này chỉ là tạm thời, nhưng những chuyến bay đến Sao Hỏa trong tương lai kéo dài hơn rất nhiều và do đó những biến đổi này sẽ xảy ra nhiều hơn theo cấp số nhân. Cơ thể Scott đã dần trở lại như bình thường nhưng một số đổi khác vẫn chưa thể hồi phục ngay được.