우주에 1년 있으면 실제로 생기는 5가지 몸의 변화
탈모도...
미국 NASA도, 스페이스 x도 유럽 ESA도 화성을 여행하기 위한 준비를 하고 있습니다. 물론 탐사선이나 로봇이 아니라 진짜 인간을 보내기 위한 준비입니다. 이전까지는 인류는 달에만 갔다 와봤습니다. 달에 갈 때는 1주 정도면 왕복할 수 있었습니다. 하지만 화성까지 가려면 화성과 지구가 가장 가까워지는 기간에 가도 편도 4~6개월은 걸립니다. 만약 지구와 화성이 가깝지 않을 때 출발하면 거의 1년도 넘게 걸리겠네요.
그래서 NASA에서는 10년 넘게 ‘인간 연구 프로젝트’로 우주 공간에 있으면 우주인에게 벌어지는 일들을 연구하고 있고 마침 우주비행사 스콧 켈리님이 연속 340일 동안 우주에 있으면서 몸의 변화를 알 수 있게 되었습니다. 비교 군은 놀랍게도 켈리의 쌍둥이 형제 마크 켈리가 있었습니다. 두 분 다 우주비행사입니다. 최고의 연구가 되겠네요. 340일의 기간 동안 우주정거장에 있는 스콧 켈리의 소변 샘플, 혈액 샘플 등을 중간중간에 소유즈 우주선으로 지구로 배달했습니다. 그리고 몇 년간의 분석 끝에 결과가 나왔습니다.
우선 우주에 나가게 되면 우주복을 입거나 우주정거장에 머물러도
인체에 영향을 끼치는 것들이 있습니다.
1. 중력장, 지구에서 우주로 나가면 무중력 상태가 되고 화성으로 가면 지구의 1/3수준의 중력을 받습니다.
2. 지구사회와 사회적 격리, 지구에서 일상적으로 생활하는 것과 완전히 다른 환경에서 생활해야 합니다. 마치 우리가 지금 사회적 격리를 오래 하는 것처럼 심리적 영향을 끼칩니다.
3. 우주정거장과 우주선이라는 폐쇄적 환경
4. 우주 방사선, 지구 주변 궤도를 떠나 달을 넘어가면 태양이나 우주 멀리서 날아오는 우주 방사선에 많이 노출됩니다. 달 탐사를 할 때는 1주 내외로 금방 갔다 왔기 때문에 별문제가 없었습니다. 알파파와 베타 파는 종이와 알루미늄으로 쉽게 막아내지만 감마파는 두꺼운 콘크리트나 물로 우주선을 감싸고 있지 않으면 차폐가 되지 않기에 몇 개월간 우주에 있으면 영향을 끼칩니다.
5. 음식과 환경 2번과 3번처럼 제한된 공간에서 제한된 식사를 해야 해서 심리적 영향을 끼칩니다.
그럼 이 5가지 영향으로 우주인에겐 어떤 일이 실제로 벌어졌을까요? NASA와 여러 연구팀의 광범위한 분석 결과 지상에 있는 쌍둥이 형제 마크 켈리와 비교해서 우주에 1년 가까이 있었던 우주인 스콧 켈리는
1. 신체 내부에 독성 작용을 하는 활성산소가 축적되었고
2. DNA가 지속적인 우주방사선의 피폭으로 극히 일부가 손상되었습니다.
3. 세포의 에너지 생산 역할을 하는 미토콘드리아가 장애를 일으켰고
4. 신체 노화에 관여하는 염색체의 텔로미어의 길이가 달라졌습니다. 보통 텔로미어의 길이가 짧아지면서 노화가 일어나는데 우주에 있는 동안 오히려 길어졌습니다.
5. 마지막으로 몸속, 특히 유산균과 대장균 등이 있는 장내 미생물들 군집이 변화되었습니다. 식단이 달라지고 또 주변 환경에 스트레스를 받으면서 달라진 것으로 보고 있습니다.
슈퍼 히어로가 되거나 초능력자가 되지는 않네요. (브루스 배너 박사는 방사선에 노출되면서 헐크가 되던데 ㅎ)
2016년쯤에 초기 연구 내용이 공개되었는데 이때는 텔로미어 길이가 길어진다는 내용이 주로 다뤄졌습니다. 그래서 처음에는 우주에 오래 있을수록 늙지 않는 건가? 하며 관심을 가졌죠. 그러나 스콧 켈리가 지구로 복귀하고 지구에서의 6개월간 몸의 변화를 관찰해보니 텔로미어 길이가 다시 본래의 길이로 돌아왔습니다. (다른 우주인에서는 오히려 더 짧아지는 현상도 관측됨.. 팍 늙어버리나?) 자연스럽게 이 연구에 관심이 사그라들었죠.
하지만 최근 사이언스지에 게재된 다차원 연구와 MIT 연구를 보면 과학자들은 세포의 에너지 생산 역할을 하는 미토콘드리아가 장애를 일으키는 것을 발견하고 주목했습니다.
미토콘드리아는 우리 인간의 세포 하나하나에 들어있습니다. 혈관을 타고 들어온 산소로 세포가 살아갈 수 있는 에너지를 만들어내거든요. 만약 에너지가 제대로 만들어지지 않는다면 그 세포는 금방 죽습니다. 뇌세포의 미토콘드리아가 장애를 일으키면 뇌세포가 죽겠죠. 그럼 알츠하이머 같은 치매 질환이 올 수 있습니다.
지금까지 여러 우주인들이 우주에 있는 동안 근골격계가 감소하고 살이 빠지고 면역력이 갑자기 떨어지거나 심장과 심혈관계에 이상이 생기기도 했지만 왜 그런지 알지 못했습니다. 하지만 이번 연구에서 미토콘드리아가 장애를 일으키는 현상을 발견함으로써 그 원인을 알게 되었습니다. 심지어 우주에서는 머리카락도 잘 안 자라는데 실제로 미토콘드리아에 이상이 생기면 머리카락이 자라는데도 영향을 준다고 합니다.
상당한 훈련을 받은 우주인들이야 우주에 장기간 머물다 몸에 이상이 생겨도 지구로 복귀하면 금방 건강을 되찾을 수 있습니다. 실제로도 대부분의 우주인들이 금방 회복되었고요. 하지만 화성으로 일반인들의 이주가 시작되었을 때 또는 우주여행이 본격화되었을 때 일반인들에게 생기는 문제는 어떻게 될지 모릅니다.
그러나 이제 원인을 알게 되었으니 해결책도 찾기 쉽겠죠?
과학자들은 미토콘드리아가 문제를 일으키지 않는 약을 만들어야 한다고 합니다. 그리고 이 약은 이미 만들어졌습니다. 그리고 곧 국제우주정거장에서 우주인들에게 테스트할 예정이라고 하네요.
참고자료
https://www.nasa.gov/twins-study/omics-comes-alive
da Silveira, W. A., Fazelinia, H., Rosenthal, S. B., Laiakis, E. C., Kim, M. S., Meydan, C., Kidane, Y., Rathi, K. S., Smith, S. M., Stear, B., Ying, Y., Zhang, Y., Foox, J., Zanello, S., Crucian, B., Wang, D., Nugent, A., Costa, H. A., Zwart, S. R., Schrepfer, S., … Beheshti, A. (2020). Comprehensive Multi-omics Analysis Reveals Mitochondrial Stress as a Central Biological Hub for Spaceflight Impact. Cell, 183(5), 1185–1201.e20.
Luxton, Jared & McKenna, Miles & Taylor, Lynn & George, Kerry & Zwart, Sara & Crucian, Brian & Drel, Viktor & Butler, Daniel & Gokhale, Nandan & Horner, Stacy & Foox, Jonathan & Grigorev, Kirill & Bezdan, Daniela & Meydan, Cem & Smith, Scott & Sharma, Kumar & Mason, Christopher & Bailey, Susan. (2020). Temporal Telomere and DNA Damage Responses in the Space Radiation Environment. SSRN Electronic Journal. 10.2139/ssrn.3646569.
Garrett-Bakelman, F. E., Darshi, M., Green, S. J., Gur, R. C., Lin, L., Macias, B. R., McKenna, M. J., Meydan, C., Mishra, T., Nasrini, J., Piening, B. D., Rizzardi, L. F., Sharma, K., Siamwala, J. H., Taylor, L., Vitaterna, M. H., Afkarian, M., Afshinnekoo, E., Ahadi, S., Ambati, A., … Turek, F. W. (2019). The NASA Twins Study: A multidimensional analysis of a year-long human spaceflight. Science (New York, N.Y.), 364(6436), eaau8650. https://doi.org/10.1126/science.aau8650
'NASA’s Twins Study Results Published in Science Journal', nasa
