Ay: Mart 2016

NASA astronotu Scott Kelly, 340 gün süren Uluslararası Uzay İstasyonu (UUİ) görevinin ardından Kazakistan bozkırına iniş yaptığında, onu bekleyenler sadece yorgun ama gülümseyen bir astronot değil, aynı zamanda Dünya’yı terk ettiğinden birkaç santimetre daha uzun bir insanla karşılaştıklarını fark ettiler. Ölçümlere göre Kelly, görevi boyunca yaklaşık 5 cm kadar “uzamıştı”.

Bu haber manşetlere “Uzaya gitti, uzun döndü” şeklinde yansıdı. Fakat perde arkasında olan biten, insan vücudunun yerçekimsiz ortama verdiği incelikli ve geri dönüşümlü bir uyum yanıtıydı; yani gerçek bir “bilimsel süper güçten” çok, omurgamızın fizik kurallarıyla oynayan geçici bir numarası.

Uzayda 5 santimetre: Gerçekte ne oldu?

Scott Kelly, Mart 2015’te Soyuz TMA-16M ile UUİ’ye ulaşıp yaklaşık 340 gün boyunca yörüngede kaldı ve 2016’nın başında Dünya’ya döndü. Bu görev, “ISS year-long mission” olarak tarihe geçti ve uzun süreli uzay uçuşunun insan sağlığı üzerindeki etkilerini araştırmak için özel olarak tasarlandı.

NASA sözcüleri ve çeşitli haber kaynakları, Kelly’nin uzayda geçirdiği süre zarfında yaklaşık 5 cm kadar uzadığını bildirdi.(ABC) Bilimsel ölçümlerde bazen 3,8 cm (1,5 inç) civarı değerler de geçiyor; yani farklı kaynaklar arasında küçük sayısal farklar olsa da büyüklük aynı: birkaç santimetrelik geçici bir uzama.

Bu değişim, astronotlarda daha önce de gözlenen bir fenomen. UUİ’de uzun süre kalan astronotlar genellikle kendi boylarının yaklaşık %3’üne kadar uzayabiliyorlar. Örneğin 175 cm boyundaki bir astronot teorik olarak 5 cm’ye yakın bir artış yaşayabiliyor. Scott Kelly’nin medyaya “5 cm” olarak yansıyan hikâyesi, bu çerçevede aslında hiç de istisnai değil; sadece ilk kez bu kadar uzun süreli bir görevle, yoğun bilimsel takip altında izlenmiş oldu.

Omurgamız Dünya için tasarlanmışken uzayda ne oluyor?

Önce omurganın normal şartlarda nasıl davrandığına bakmak iyi olur. Dünya’da, yerçekimi vücudumuzun tamamını sürekli aşağı doğru çeker. Omurgamız 33 omurdan ve bunların arasında yer alan disklerden oluşur. Bu diskler jel kıvamında bir çekirdek (nükleus pulpozus) ve onu çevreleyen daha sert bir halka (annulus fibrosus) içerir.

Ayakta dururken ya da otururken bu diskler, tıpkı üst üste konmuş süngerler gibi, vücut ağırlığımız tarafından sıkıştırılır. Gün içinde boyumuzun sabah-akşam arasında yaklaşık 1–2 cm değişmesinin nedeni de budur: disklerdeki sıvı yük altında kısmen dışarı çıkar, akşamları biraz “kısalırız”; gece yatarak dinlendiğimizde ise diskler tekrar sıvı toplar ve sabaha karşı boyumuz hafifçe uzamış olur.

Uzayda ise tablo tamamen değişir. UUİ’deki yerçekimi, Dünya’dakinin çok küçük bir kısmına denk geldiği için astronotlar pratikte “mikro yerçekimi” ortamındadır. Vücut ağırlığını taşıyan bir iskelet yükü yoktur; omurlar üzerindeki baskı belirgin ölçüde azalır. Diskler bu kez aşağıdan yukarıya doğru sıkıştırılmak yerine, adeta serbest bırakılmış bir yay gibi genişleme fırsatı bulurlar.

Sonuçta:

• Disklerin içine daha fazla sıvı dolar,
• Omurlar arası mesafe artar,
• Omurganın doğal eğrilikleri (özellikle bel ve boyun lordozu) bir miktar düzleşir,
• Tüm omurga eksen boyunca uzar.

Toplamda bu etki, boyda birkaç santimetrelik bir artışa yol açabilir. Scott Kelly’nin görevi sırasında gözlenen de tam olarak buydu: yerçekimsiz ortamda omurgası gevşeyip açıldı, diskler genişledi, omurga eğrilikleri kısmen düzleşerek onu daha “uzun” hale getirdi.

Neden kalıcı değil? Kelly neden “ömür boyu uzun” kalmadı?

Bu sorunun cevabı, aslında Dünya’ya döndüğü ilk günlerde yaşananlara saklı. Kelly ve ikiz kardeşi Mark Kelly, Houston’da kucaklaştıklarında, Mark kardeşinin—en azından göz kararı—pek de farklı görünmediğini, çok geçmeden de tekrar aynı boya geldiklerini anlattılar.

Yerçekimi, Dünya’ya döndüğünüz andan itibaren eski rolünü geri alır. Omurlar yeniden vücut ağırlığını taşımaya başlar, diskler sıkışır, omurga eğrilikleri (Dünya şartları için “ekonomik” olan) fizyolojik formuna geri döner. Astronotlar genellikle inişten sonraki ilk birkaç gün içinde uzayda kazandıkları santimetreleri hızla kaybederek, görev öncesi boylarına yaklaşırlar.

Scott Kelly’nin boyundaki artış da kalıcı değildi. Yerçekiminin yeniden devreye girmesiyle, birkaç gün ila birkaç hafta içinde boyunun büyük ölçüde eski değerine döndüğü bildirildi.(ABC) Omurganın yapısında geri dönüşümsüz bir uzama, kemiklerin kalıcı olarak “uzaması” veya büyüme plaklarının çocuklardaki gibi yeniden aktif hale geçmesi söz konusu değil. Yani bu fenomen, bir büyüme atağından çok, esnek bir yapının farklı yük koşullarındaki mekanik cevabı gibi düşünülebilir.

NASA İkizler Çalışması: Scott Kelly bir “yaşayan deney” olarak

Kelly’nin görevi, sadece boy uzaması gibi ilginç ama sınırlı bir fenomeni gözlemek için tasarlanmamıştı. NASA, tarihte ilk kez, aynı genetik altyapıya sahip iki yetişkin insanı—Scott ve Mark Kelly ikizlerini—kullanarak uzun süreli uzay uçuşunun vücut üzerindeki etkilerini çok boyutlu olarak inceleyen bir “İkizler Çalışması” yürüttü.

Bu kapsamda araştırmacılar, Scott Kelly’yi uçuş öncesi, uçuş sırasında ve uçuş sonrasında; Mark Kelly’yi ise aynı dönem boyunca Dünya’da olmak üzere takip ettiler. İncelenen başlıca alanlar şunlardı:

• Gen ifadesi (hangi genlerin ne kadar “açık” ya da “kapalı” olduğu),
• DNA hasarı ve onarım mekanizmaları, telomer (kromozom uçları) dinamikleri,(Science)
• Bağışıklık sistemi yanıtları,
• Kardiyovasküler sistem,
• Kemik yoğunluğu ve kas kütlesi,
• Görme, sinir sistemi ve bilişsel fonksiyonlar,
• Mikrobiyom (bağırsak bakterileri) kompozisyonu.

Sonuçlar, uzay uçuşunun vücutta gerçekten geniş kapsamlı, fakat büyük oranda geri dönüşümlü değişiklikler oluşturduğunu gösterdi. NASA’nın yayımladığı veriler, Scott Kelly’nin gen ifadesindeki değişikliklerin yaklaşık %93’ünün Dünya’ya dönüşten sonraki 6 ay içinde eski haline yaklaştığını, geri kalan yaklaşık %7’lik kısmın ise daha kalıcı olabilecek uyum süreçlerine işaret ettiğini bildiriyor.(NASA)

Boy uzaması bu büyük tablonun küçük ama sembolik bir parçasıydı: omurganın mekanik uyumu. Ancak diğer sistemlerde olanlar, gelecekteki Mars uçuşları ve daha uzun misyonlar açısından belki de çok daha kritik.

Uzayda sadece boy mu değişiyor? Kemikler, kaslar ve görme

Uzun süreli uzay görevlerinde astronotların karşılaştığı fizyolojik değişiklikler, tek bir sistemle sınırlı değil. Boy uzaması, yerçekimsiz ortamın hemen fark edilen, ilgi çekici bir sonucu; fakat derinde, daha sessiz ilerleyen başka süreçler de var.

Kemik yoğunluğu kaybı
Yerçekimsiz ortamda kemikler, özellikle de ağırlık taşıyan kemikler (kalça, femur, tibia gibi), normalde maruz kaldıkları mekanik yüke maruz kalmıyor. Bu, vücudun “kullanılmayan dokuyu azaltma” eğilimini tetikliyor. Uzun süreli uzay uçuşlarında astronotlar, ilgili bölgelerde ayda %1–1,5 civarında kemik mineral yoğunluğu kaybı yaşayabiliyor.(New York Post) Dünya’ya dönüş sonrası yoğun egzersiz ve rehabilitasyonla bu kaybın önemli bir kısmı geri kazanılabiliyor, ancak sürecin uzun vadeli etkileri hâlâ araştırma konusu.

Kas atrofisi
Kaslar da benzer şekilde, yerçekimine karşı çalışmadıkları için zayıflamaya meyilli. Bacak kasları ve gövde kasları, özellikle de postür kasları, mikro yerçekiminde daha az aktif olduklarından hızla eriyebiliyorlar. Bu nedenle Scott Kelly de dahil olmak üzere astronotlar, UUİ’de günde yaklaşık 2 saate varan düzenli egzersiz yapmak zorunda.(New York Post)

Görme ve beyin: SANS
Son yıllarda uzay uçuşu tıbbında en çok tartışılan konulardan biri de “Spaceflight-Associated Neuro-ocular Syndrome (SANS)” olarak adlandırılan durum. Mikro yerçekiminde vücut sıvılarının gövde ve bacaklardan üst kısma doğru yeniden dağılması, kafa içi basıncını ve göz çevresindeki basıncı etkileyebiliyor. Bazı astronotlarda göz küresinin hafifçe yassılaşması, görme bozulmaları ve optik sinirde şişme gibi bulgular bildirildi.(New York Post) Scott Kelly’nin de görev sonrası görme keskinliğinde değişiklikler rapor edildi; bu da boy uzaması gibi, uzayın vücut üzerindeki çok boyutlu etkilerinin bir başka örneği.(The Guardian)

Kalp, damarlar, denge sistemi ve genler: Bütün beden yeniden ayarlanıyor

Kalp-damar sistemi de yerçekimsiz ortama uyum sağlamak zorunda. Mikro yerçekiminde kan, bacaklardan yukarıya doğru yeniden dağıtılır; bu durum baş ve göğüs bölgesinde sıvı birikimi hissi yaratır. Zamanla kalp hacmi küçülebilir, damar tonusu değişebilir; astronotlar Dünya’ya döndüklerinde ani ayağa kalkma sırasında tansiyon düşmesi ve baş dönmesi yaşayabilirler.(New York Post)

Denge organı olan iç kulak (vestibüler sistem) de uzayda “şaşkınlığa” uğrar; çünkü otolitler (yerçekimini algılayan küçük kristaller) bekledikleri çekimi hissetmez. Bu nedenle astronotlar ilk günlerde sık sık yönelim bozukluğu, baş dönmesi ve hareket hastalığı (space motion sickness) yaşarlar; Dünya’ya dönüşte ise yeniden “yerçekimine alışma” sürecinden geçerler.

İkizler Çalışması, genetik ve moleküler düzeyde de kayda değer değişiklikler gösterdi. Scott Kelly’nin telomerlerinin (kromozom uçlarındaki koruyucu yapılar) uzaydayken beklenmedik biçimde uzayıp, Dünya’ya dönüşte tekrar kısaldığı; bağışıklık sistemi, DNA onarımı, kemik oluşumu ve oksijen-karbondioksit dengesi (hipoksi – hiperkapni) ile ilgili gen ağlarında kalıcıya aday değişiklikler görüldüğü bildirildi.(Science)

Bütün bunlar neden önemli? Mars ve ötesi

Scott Kelly’nin 340 günlük uçuşu, insan bedeninin nereye kadar esneyebileceğini, nerede zorlanmaya başladığını ve bu zorlanmadan nasıl dönebileceğini anlamamız için bir tür “genel prova” niteliğinde.

• Boyunun geçici olarak 5 cm uzaması, omurganın mikro yerçekimine verdiği tamamen öngörülebilir ama etkileyici bir yanıt.
• Kemik ve kas kaybı, uzun görevlerde kırık ve zayıflık riskini artırabileceği için mühendislik ve tıp açısından kritik bir sorun.
• Görme ve nörolojik etkiler, astronotların görev sırasında hatasız çalışabilmesi için yakından izlenmek zorunda.
• Genetik ve moleküler düzeydeki değişimler ise, kanser riskinden bağışıklık yanıtına kadar daha uzun vadeli sonuçlar doğurabilir.(NASA)

UUİ’deki bu bir yıllık deney, Mars’a gidiş-dönüş gibi 2–3 yılı bulabilecek görevlerin insan vücudu için ne anlama geleceğini tahmin edebilmek açısından vazgeçilmez bir arka plan sağlıyor. Kelly’nin omurgasında gerçekleşen o birkaç santimetrelik uzama, aslında çok daha büyük bir hikâyenin, vücudumuzun uzaya uyum sağlama kapasitesinin dışa vurumu.

İnsan bedeninin Dünya için evrimleşmiş olması, uzayı bizim için düşman bir ortam yapmıyor; ama her santimetrenin, her genin ve her sinir hücresinin, yeni bir denge noktası bulmak zorunda olduğu gerçeğini hatırlatıyor. Scott Kelly’nin kısa süreli “uzunluğu” da, bu büyük uyum hikâyesinin akılda kalan, çarpıcı bir ayrıntısı olarak tarihteki yerini almış durumda.