Blockdit Logo (Mobile)
Spaceth.co
•
29 ส.ค. 2021 เวลา 01:09 • วิทยาศาสตร์ & เทคโนโลยี
งานวิจัยใหม่ทำลายความเชื่อเดิมที่นิยมส่งคนอายุมากไปอวกาศเพราะเดี๋ยวไม่นานก็ตาย
ในอนาคตที่มนุษยชาติกำลังจะเดินทางไปตั้งถิ่นฐานนอกโลก เช่น บนดวงจันทร์ บนดาวอังคาร ซึ่งเป็นที่ที่พวกเขาจะอยู่นอกอำนาจของสนามแม่เหล็กโลกมากพอที่จะทำให้พวกเขานั้นโดนสิ่งที่เรียกว่า “รังสี” โดยตรง สิ่งที่จะคอยปกป้องพวกเขามีเพียงยานอวกาศและชุดอวกาศเท่านั้น พวกเขาจะอยู่รอดจากรังสีเหล่านี้ได้อย่างไร
งานวิจัยล่าสุดจาก ISS Medical Monitoring ของ NASA ระบุว่านักบินอวกาศอายุน้อยมีการเปลี่ยนแปลงของโครโมโซมจากการสัมผัสรังสีน้อยกว่านักบินอวกาศที่มีอายุมาก ซึ่งถือเป็นผลการวิจัยที่อาจเปลี่ยนอนาคตของการคัดเลือกนักบินอวกาศได้เลย
6
รังสีและร่างกายของมนุษย์
รังสีจากอวกาศนั้นมีหลัก ๆ อยู่ 3 แหล่งกำเนิด คือ อนุภาคพลังงานสูงที่ติดอยู่ในสนามแม่เหล็กของโลก บริเวณ Van Allen Belt, อนุภาคพลังงานสูงจาก Solar Flare ของดวงอาทิตย์ และ Galactic Cosmic Ray จากนอกระบบสุริยะ
3
อนุภาคพลังงานสูงพวกนี้เป็นอนุภาคที่มีอำนาจในการทะลุทะลวงสูง และมันจะเดินทางทะลุทะลวงทุกอย่างที่ขวางหน้ามันเหมือนกระสุน กระสุนจิ๋วพวกนี้เอง เมื่อมันทะลุผ่านมนุษย์แล้ว หากเล็กน้อย เราอาจจะไม่รู้สึกอะไร แต่ในระดับโมเลกุล (Cellular Level) นั้น อนุภาคพวกนี้อาจยิงไปโดนสาย DNA Double Helix ของเรา ซึ่งอาจทำให้เกิดปัญหาหลากหลายขึ้นกับ DNA เช่น Base Damage, Single strand break (สาย DNA ขาดหนึ่งฝั่ง), Double-strand breaks (สาย DNA ขาดสองฝั่ง), DNA Crosslinking
ภาพแสดงความเสียหายของ DNA ต่อการสัมผัสรังสี – ที่มา DNA damage response signaling pathways and targets for radiotherapy sensitization in cancer
หลาย ๆ ครั้ง ร่างกายของเรามีกลไกในการซ่อม DNA ที่เสียหายเหล่านี้ได้ เช่น Homologous Recombination ที่ใช้ Sister DNA อีกคู่มา Copy แล้ว Paste ข้อมูลลงใน DNA สายที่เสียหาย ซึ่งวิธีนี้จะทำให้เราได้ DNA ดั้งเดิมคืนมา อย่างไรก็ตาม มีหลาย DNA ที่อาจไม่สามารถซ่อมแบบนี้ได้ ก็จะต้องใช้วิธีอื่น เช่น Non-Homologous End Joining (NHEJ) ซึ่งเป็นการตัด DNA ส่วนที่เสียหายทิ้งไปเลย แล้วเอาปลายกับหัวที่เหลือมาต่อกันแบบดื้อ ๆ แน่นอนว่ามีข้อมูลบางส่วนที่หายไปจากการตัดข้อมูลต่อใหม่ ทำให้เกิดการกลายพันธุ์ (Mutation)
2
ภาพเปรียบเทียบการซ่อม DNA ระหว่างแบบ Non-homologous end-joining (NHEJ) และ Homologous Recombination (HR) – ที่มา Understanding the role of RecN in DSB repair pathway in Deinococcus radiodurans
ข้อมูลที่หายไปเหล่านี้ก็จะสะสมไปเรื่อย ๆ จนถึงจุดหนึ่งที่ข้อมูลที่หายไปเป็นส่วนสำคัญต่อการดำรงอยู่ของเซลล์มันก็อาจจะตายได้ แต่ที่น่ากลัวที่สุดคือการที่เซลล์ลืมวิธีทำลายตัวเอง
1
เซลล์ทุกเซลล์ในร่างกายเรา “มีวันหมดอายุ” เช่น เซลล์ผิวหนังของเรา ที่เมื่อมันหมดอายุมันก็จะตายและลอกออกนั่นเอง ซึ่งการตายของเซลล์เหล่านี้ผ่านกระบวนการเรียกว่า “Apoptosis” ที่ถือเป็น Programmed Cell Death คือ ไม่ใช่การตายธรรมดา แต่เป็นการตายที่ผ่านกระบวนการหลายอย่างมาก เหมือนถูกลิขิตมาแล้วว่าเซลล์นี้มันต้องตายวันนี้ ต่างจาก Necrosis ที่เป็นการตายจากภาวะอื่น ๆ โดยที่มันไม่ได้อยากตายเอง อย่างเช่น ขาดออกซิเจน (Cellular Hypoxia)
2
Pathway หรือเส้นทางการ Mediate ที่ทำให้เกิดการ Apoptosis มีหลากหลายมาก โดยที่การแพทย์ปัจจุบันก็ยังไม่เข้าใจกระบวนการทั้งหมด ซึ่ง DNA ในเซลล์แต่ละเซลล์มีชุดของ DNA ที่เก็บข้อมูลสำหรับวิธีการ Apoptosis ตัวเองไว้โดยเฉพาะ แต่จะทำยังไงถ้า DNA ชุดนี้ถูกทำลาย เช่น จากรังสี แน่นอนว่าเซลล์ที่ครบอายุขัยของตัวเองแล้วก็จะทำลายตัวเองไม่ได้ ซึ่งเซลล์อายุเยอะพวกนี้เองที่มันสะสมการเปลี่ยนแปลงของข้อมูลพันธุกรรมไว้มาก เช่น จากการสัมผัสรังสี ตั้งแต่ระดับ DNA ไปจนถึงระดับ Gene (Alteration of Gene Expression) และ Chromosome (Chromosome Mutation)
ภาพแสดงโครงสร้างสารพันธุกรรมของเซลล์มนุษย์ – ที่มา Terese Winslow/Cancer.gov
ความซวยจะเกิดขึ้นทันที เมื่อเซลล์ไม่สามารถทำลายตัวเองได้ แต่ยังสามารถแบ่งตัวได้อยู่โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อข้อมูล Instruction ที่กำหนดอัตราการแบ่งตัวใน DNA เสียหายไปด้วย เซลล์พวกนี้ก็อาจจะแบ่งตัวแบบฉับพลันโดยที่ไม่สามารถควบคุมได้ เพราะมันทำลายตัวเองไม่ได้ (Apoptosis) สถานการณ์แบบนี้เรียกว่า “Uncontrolled Cell Proliferation” เมื่อจุดสมดุลระหว่างการเกิดกับการตายของเซลล์ผิดเพี้ยน และเกิดสิ่งที่เราเรียกกันว่า “เซลล์มะเร็ง” โดยเซลล์มะเร็งพวกนี้ที่งอกออกมาจากเซลล์ที่ผิดเพี้ยนอันแรกก็จะได้ชุดสารพันธุกรรมเจ๊ง ๆ ของเซลล์ตัวแรกมาด้วย จึงเกิดการแบ่งตัวแบบ Over-proliferation เกิดเป็นเนื้อร้ายขึ้นมา
หนึ่งใน Tumor Suppressor Genes ของเซลล์ คือ กลไก Apoptosis – ที่มา Cancer.gov
แล้ว NASA พบอะไร
งานวิจัยตีพิมพ์ในวารสาร Nature-Scientific Reports จาก ISS Medical Monitoring ชื่อ Predicting chromosome damage in astronauts participating in international space station missions (https://www.nature.com/articles/s41598-021-84242-5) ซึ่งเป็นผลการวิจัยศึกษาความไวต่อรังสีของ DNA ของนักบินอวกาศซึ่งวัดโดยการสังเกตการเปลี่ยนแปลงโครโมโซมก่อนขึ้นไปอยู่บน ISS และหลังจากขึ้นไปอยู่บน ISS
นักบินอวกาศ JAXA Akihiko Hoside หลังทำการเก็บตัวอย่างเลือดที่ European Laboratory/Columbus Orbital Facility (COF) บน ISS – ที่มา NASA
ปกติแล้วการทำงานบน ISS นั้น ยังได้รับการป้องกันจากรังสีอวกาศพอสมควรอยู่ไม่ว่าจะเป็นจากการที่ ISS ยังอยู่ในเขตอำนาจสนามแม่เหล็กโหลกที่ช่วยกรองรังสีส่วนใหญ่ออกไปอยู่ รวมถึงยานอวกาศและตัว ISS เองที่ถูกออกแบบมาให้กรองรังสีได้พอสมควร
1
แต่สิ่งที่มนุษย์บนโลกเราทุกคนมีคุ้มหัวอยู่ แต่นักบินอวกาศบน ISS ไม่มี คือ ชั้น Ozone ที่ช่วยกรองรังสี จากอวกาศอีกชั้น เช่น รังสี Ultraviolet โดยหลาย ๆ คนคงเคยได้ยินเวลาโฆษณาครีมต่าง ๆ ที่ช่วยกรองรังสี UVA บ้าง UVB บ้าง มันก็คือรังสี UV เหมือนกัน แต่ต่างที่คลื่นความยาวและพลังในการทะลุทะลวง
1
- UVA – เป็นรังสีที่มีความยาวคลื่นมากที่สุดและทะลุทะลวงได้มากที่สุด (ทะลุชั้นบรรยากาศได้) โดย UVA เป็นรังสีที่เชื่อได้ว่าทุกคนกลัวที่สุด เพราะมันเป็นรังสีที่สามารถทะลุลงไปในผิวหนังเราได้ และทำให้ผิวหนังเราเหี่ยวย้น
- UVB – เป็นรังสีที่มีความยาวคลื่นน้อยกว่า UVB และทะลุทะลวงได้น้อยกว่า (ทะลุชั้นบรรยากาศได้บางส่วน) แต่มีพลังงานมากกว่า การโดน UVB เยอะ ๆ สามารถเผาผิวหนังส่วนบนเราได้หรือที่เราเรียกกันว่า Sunburn
- UVC – เป็นรังสีที่มีความยาวคลื่นน้อยที่สุดและทะลุทะลวงได้น้อยที่สุด (ถูกกรองหมดโดย Ozone) แต่มีพลังงานมากที่สุด โดยหากโดนมนุษย์โดยตรงอาจทำให้เกิดมะเร็งผิวหนังได้มากกว่า UVA/UVB โดยแสงของ UVC นั้นแรงพอ ๆ กับแสงจากเครื่องเชื่อมเหล็ก นอกจากนี้ UVC ยังถูกใช้ในการฆ่าเชื้ออีกด้วย ทำให้ UVC เป็นแสง UV ที่อันตรายที่สุด
1
ภาพแสดงการทะลุทะลวงของรังสี Ultraviolet ชนิดต่าง ๆ – ที่มา NASA
มนุษย์บนโลกมี Ozone แต่นักบินอวกาศไม่มี หมายความว่าพวกเขาก็จะโดนรังสีเหล่านี้เข้าเต็ม ๆ นั่นเอง
งานวิจัยนี้ศึกษาการสะสมการเปลี่ยนแปลงของ Chromosome ของนักบินอวกาศจากการสัมผัสรังสี ทั้งก่อนบินและหลังบิน โดยมีตัวอย่างการศึกษาซึ่งก็คือนักบินอวกาศ ISS ทั้งหมด 43 คน นักบินอวกาศทุกคนจะถูกเก็บตัวอย่างเลือดก่อนบินเพื่อนำไปวัดค่าความไวต่อการสัมผัสรังสีด้วยการเอาตัวอย่างเลือดไปฉายรังสี เพื่อดูว่าเซลล์ของนักบินอวกาศคนไหนที่มีความไวต่อการสัมผัสรังสีมากที่สุดและทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงใน Chromosome เรียกว่า Baseline Chromosomal Irregularities/Alterations
จากนั้นหลังนักบินอวกาศกลับโลกจึงจะวัดค่าความไวต่อการสัมผัสรังสีอีกครั้ง เพื่อเปรียบเทียบกับก่อนบิน
ภาพของตัวอย่างเลือดก่อนการบินสู่ ISS – ที่มา NASA
ผลการวิเคราะห์ก่อนบินพบว่า “นักบินอวกาศที่มีอายุเยอะ มี Baseline Chromosomal Irregularities สูงกว่านักบินอวกาศอายุน้อย และนักบินอวกาศที่มีอายุเยอะมีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงของ Chromosome จากการสัมผัสรังสีมากกว่านักบินอวกาศอายุน้อย“
1
จากนั้นเมื่อนำไปเปรียบเทียบกับผลหลังการบินพบว่า “นักบินอวกาศที่มีความไวต่อรังสีสูงอยู่แล้วก่อนบิน (ซึ่งก็คือนักบินอวกาศที่มีอายุเยอะ) จะมี Chromosomal Irregularities หลังบินมากกว่านักบินอวกาศที่มีความไวต่อรังสีต่ำ (ซึ่งก็คือนักบินอวกาศที่มีอายุน้อย)” และ “นักบินอวกาศที่มีความไวต่อรังสีสูงอยู่แล้วก่อนบิน (ซึ่งก็คือนักบินอวกาศที่มีอายุเยอะ) จะยิ่งมีความไวต่อรังสีในอวกาศมากกว่าเดิม เมื่อเปรียบเทียบกับนักบินอวกาศที่มีอายุน้อย“
หมายความว่านักบินอวกาศที่มีอายุเยอะจะมีความเสี่ยงต่อการกลายพันธ์ุของรหัสพันธุกรรมมากกว่านักบินอวกาศที่มีอายุน้อย ซึ่งผลการวิจัยนี้ขัดกับความเชื่อที่เรามีมาก่อนหน้านี้อย่างมาก
1
โดยก่อนหน้านี้เราเชื่อว่า “นักบินอวกาศที่มีอายุน้อยเสี่ยงต่อผลกระทบระยะยาวจากการสัมผัสรังสีมากกว่านักบินอวกาศอายุเยอะ เนื่องจากพวกเขายังมีอายุขัยเหลืออีกเยอะ มากพอที่จะทำให้เห็นผลกระทบจากการสัมผัสรังสี ซึ่งใช้เวลานานหลายปีและอาจถึงหลาย 10 ปี กว่าจะเริ่มแสดงให้เห็น อย่างเช่นการเป็นมะเร็งจากการสัมผัสรังสี ที่อาจใช้เวลาหลังการสัมผัสมากกว่า 5-20 ปีกว่าจะเกิด”
1
ถ้าให้พูดภาษาชาวบ้านเข้าใจง่าย ๆ นักบินอวกาศอายุเยอะ ๆ ก็จะแบบ “อีกไม่กี่ 10 ปี เดี๋ยวกูก็ตายห่าแล้ว ไม่ทันได้เป็นหรอกมะเร็งอะ ส่งกูไปเถอะ คนอายุน้อยเขายังเหลือเวลาชีวิตอีกเยอะ อย่าพึ่งเอามาเสี่ยงตายกับอวกาศเลย”
เป็นที่มาว่าทำไมนักบินอวกาศหลาย ๆ คนโดยเฉพาะกับภารกิจประจำการบน ISS ส่วนใหญ่อายุเยอะกันหมด ยกตัวอย่างอายุของนักบินอวกาศลูกเรือ Expedition ชุด 64/65 บน ISS ที่แต่ละคน 40 ขึ้นหมด
Mark Vande Hei (NASA) – 54 ปี
Shane Kimbrough (NASA) – 54 ปี
Akihiko Hoshide (JAXA) – 52 ปี
K. Megan McArthur (NASA) – 49 ปี
Oleg Viktorovich Novitskiy (Roscosmos) – 44 ปี
Pyotr Dubrov (Roscosmos) – 43 ปี
Thomas Pesquet (ESA) – 43 ปี
แต่จากผลการศึกษานี้ อาจทำให้เราจะต้องเลือกนักบินอวกาศอายุน้อยแทนนักบินอวกาศอายุเยอะเพื่อเดินทางไปตั้งถิ่นฐานบนดวงจันทร์หรือบนดาวอังคาร ที่เสี่ยงต่อการสัมผัสรังสีมากกว่าบน ISS หลายเท่านั่นเอง
อ่านบทความ Radiation in Space เมื่อมนุษย์เจอกับรังสีในอวกาศ เราจะกลายพันธ์ุไหม
เรียบเรียงโดย ทีมงาน SPACETH.CO
โฆษณา