Сегодня Скотт Келли возвращается на Землю, проведя на орбите 340 дней подряд (больше всех американцев). В ближайшие месяцы ученые НАСА продолжат анализировать бесчисленные пробирки с кровью, мазки ДНК и различные снимки тела, которые Келли и его брат-близнец Марк предоставили за прошедший год. Хотя года пребывания Келли в космосе вполне достаточно для того, чтобы изучить физиологическое функционирование каждого органа его тела, тот факт, что НАСА смогло одновременно изучить его брата-близнеца, делает это исследование еще более мощным.
Близнецы предоставляют ученым уникальную возможность. Фактически, они настолько востребованы учеными, что в Твинсбурге, штат Огайо, ежегодно проводится ярмарка близнецов, на которой ученые устанавливают стенды в надежде привлечь близнецов к своим исследованиям.
Когда ученые только начинали изучать близнецов, они исходили из того, что у близнецов есть общие гены или все гены, и они воспитывались в сходных условиях. Они часто использовали близнецов для изучения влияния на здоровье определенных привычек, таких как курение или диета, или для того, чтобы узнать, хорошо ли работает определенное лечение. Например, в 1970-х годах Лайнус Полинг предположил, что витамин С может эффективно лечить простуду. Чтобы проверить эту идею, исследователи набрали группы однояйцевых близнецов и в течение 100 дней заставляли одного близнеца принимать добавку витамина С, а другого - плацебо. В итоге они либо оба заболели простудой, либо ни один из них не заболел, что опровергло теорию Полинга.
Изучение однояйцевых близнецов позволяет лучше определить, является ли определенный признак, болезнь или расстройство более подверженным влиянию генетики или окружающей среды.
Но в последние годы близнецы предоставляют еще более мощные данные. Однояйцевые близнецы, также называемые монозиготами, имеют абсолютно одинаковые гены. Но по мере роста у однояйцевых близнецов, хотя они часто выглядят совершенно одинаково, могут появиться тонкие различия: Один близнец вырастает на несколько дюймов выше другого, или у одного близнеца заметно отличается вес или черты лица, что позволяет легко отличить его от другого близнеца. Но поскольку у них один и тот же геном, ученые объясняют эти различия влиянием окружающей среды. Таким образом, изучая однояйцевых близнецов, исследователи могут с большей уверенностью узнать, как окружающая среда взаимодействует с нашими генами и влияет на наше здоровье и внешний вид - концепция, известная как эпигенетика. Основная идея изучения однояйцевых близнецов заключается в том, что результаты могут лучше определить, является ли определенный признак, болезнь или расстройство в большей степени результатом влияния генетики или окружающей среды.
Однояйцевые близнецы помогают ученым лучше понять, как эпигенетика влияет на наше здоровье. В то время как окружающая среда оказывает лишь незначительное влияние на некоторые признаки, такие как рост, эпигенетика, как было установлено, оказывает сильное влияние на многие виды рака, аутоиммунные заболевания и психические расстройства. Наблюдая за однояйцевыми близнецами в течение длительного времени, исследователи могут выяснить, какие гены и какие факторы окружающей среды в совокупности могут привести к возникновению определенного заболевания.
Для NASA это изменение среды имеет решающее значение. Будучи однояйцевыми близнецами, Скотт и Марк Келли имеют абсолютно одинаковые гены, но в течение последнего года их окружение было совершенно разным. Скотт провел последний год в очень нетипичной микрогравитационной среде, а Марк - в гораздо более естественной среде на Земле. Все это время НАСА проводило почти все возможные медицинские тесты для них обоих. Анализируя полученные результаты, они попытаются лучше понять, как длительные космические путешествия влияют на организм человека.
Имея точную генетическую копию, с которой можно сравнить результаты, исследователи могут быть более уверены в том, что является причиной этих различий - окружающая среда или гены.
В исследованиях близнецов часто изучаются как однояйцевые, так и неидентичные близнецы, чтобы лучше понять, влияет ли на болезнь или признак генетика или нет, или насколько сильно. Неидентичные близнецы, также известные как братские близнецы, тоже важны. Как и любые другие братья и сестры, они имеют 50 процентов общих генов, но при этом точно такого же возраста, поэтому их изучение лучше, чем изучение, скажем, брата или сестры, поскольку возраст можно не учитывать. Однако некоторые из самых мощных исследований близнецов на самом деле изучают как идентичных, так и неидентичных близнецов в одной и той же ситуации. Если вероятность наличия определенного признака или заболевания одинаково высока как у однояйцевых, так и у неидентичных близнецов, вероятность того, что на этот признак влияет исключительно генетика, гораздо меньше.
В случае с NASA размер исследования настолько мал, насколько это вообще возможно в исследованиях близнецов - всего одна пара, и у них нет неидентичных близнецов для сравнения. Кроме того, необходимо учитывать некоторые другие переменные: близнецы Келли не ели одну и ту же пищу в течение всего года, а пища, как известно, влияет на микробиом кишечника, который изучает NASA.
Однако исследование близнецов, проведенное НАСА, является первым в своем роде и, как надеются ученые, поможет выяснить, как на гены Скотта Келли повлиял год его пребывания в космосе, и в конечном итоге может сделать космические полеты более безопасными.