През 2016 г. астронавтът на НАСА Скот Кели се завръща на Земята след 340 последователни дни на Международната космическа станция. Организмът му се нуждае от месеци, за да се адаптира към земната гравитация. През този период учените наблюдават множество временни биологични промени.

В сравнение с брат си близнак, който остава на Земята, част от теломерите на Кели – защитните структури в краищата на хромозомите, свързани със стареенето – се удължават по време на престоя му в Космоса, но след завръщането му отново се скъсяват. Генната му експресия, тоест начинът, по който определени гени се „включват“ и „изключват“, също се променя значително.

Тези наблюдения показват, че космическите полети могат да предизвикат неочаквани промени в човешкия организъм. С подготовката за по-дълги мисии възниква по-сериозният въпрос: ако хората прекарват години или поколения извън Земята, възможно ли е това трайно да промени нашия вид?

Според анализ на Popular Mechanics учените все по-сериозно разглеждат тази възможност, макар че повечето идеи засега остават теоретични. Човешката еволюция не е приключила. Дори в близкото минало популации са се адаптирали генетично към средата си, както тибетците към живота на голяма надморска височина и ниските нива на кислород.

Какво общо има гравитацията с мозъка ни?

Ново изследване, публикувано във Frontiers in Psychology, подчертава ролята на гравитацията за начина, по който мозъкът организира възприятието и движението. Според един от авторите, проф. Елиза Рафаела Фере от Birkbeck, University of London, земната гравитация е била постоянна част от средата през цялата човешка еволюция и затова е вградена във вътрешните модели, които мозъкът използва, за да управлява усещането за положение на тялото, движението, ориентацията и взаимодействието със света.

Когато човек попадне в микрогравитация, мозъкът внезапно се сблъсква с различен набор от сензорни сигнали. Това се наблюдава дори при кратките параболични полети за обучение на астронавти. Само 30 секунди микрогравитация могат временно да затруднят ориентацията, движенията и координацията на ръцете и крайниците.

Фере обаче се интересува повече от ефектите при мисии, които продължават месеци или години. Тя подчертава, че работата е предимно концептуална и не доказва, че продължителният престой в Космоса непременно променя съзнанието. Изследването обобщава резултати от съществуващи поведенчески, неврофизиологични и невроизобразителни проучвания и на тази основа предлага теоретична рамка.

Учени премахват жизненоважни връзки в мозъка, но дълготрайните спомени остават непокътнати

Може ли микрогравитацията да промени съзнанието?

Една от по-провокативните идеи е, че продължителното отсъствие на нормална гравитация може да промени начина, по който мозъкът формира представата ни за тялото и околната среда.

Фере прави аналогия с психеделични състояния, но подчертава, че между психеделиците и Космоса няма биологична еквивалентност. Според нея общото е, че мозъкът може да промени начина, по който прогнозира входящата информация, и да стане по-гъвкав в организацията на нервните мрежи.

В изследване с участието на Фере учените анализират 15 проучвания с общо 377 участници, включващи симулации на космически условия като продължително залежаване и параболични полети. Резултатите показват промени в мозъчни области, свързани с пространствената ориентация, сензомоторните функции и равновесието. Фере отбелязва, че изменената гравитация може да води до „прекалибриране“ на вътрешните модели, чрез които мозъкът предвижда ефекта на гравитацията върху движението и възприятието.

Не всички специалисти смятат, че тези данни позволяват обобщени заключения за съзнанието.

Може ли изкуствената хибернация да отведе човечеството до Марс?

Джером Карио, изследовател по физиология в McGill University, отбелязва, че доказването на подобни теоретични промени е изключително трудно. Въпреки богатия си опит с параболични полети, той споделя, че никога не е изпитвал състояние, наподобяващо психеделично. Той също така признава, че десетки секунди микрогравитация се различават значително от месеци в орбита.

Карио сравнява това с начина, по който мозъкът се реорганизира след загуба на важно сетиво. Например при загуба на зрение мозъкът може да реагира по-силно на други сигнали като звука. Тази невропластичност обаче не означава непременно промяна в съзнанието.

„Твърдението, че микрогравитацията предизвиква психеделично или трансформиращо състояние на съзнанието, остава спекулативно и не е демонстрирано пряко“, посочва той.

Една от основните пречки пред изследванията е малкият размер на извадката.

Повече от 700 души са преминавали отвъд линията на Карман, която международно се приема за граница на Космоса на около 100 километра над Земята. Повечето от тях обаче са участвали в кратки мисии.

Близо 300 души са посещавали Международната космическа станция, но само част от тях са прекарвали там дълги периоди. Към март 2020 г. едва 170 души са оставали на станцията между 48 и 340 дни.

Отвъд земната орбита данните са още по-оскъдни. Само 28 души са пътували до Луната, като всички освен един са мъже, а мисиите са били кратки.

За статистически надеждни заключения учените се нуждаят от достатъчно големи групи и повторяемост, което при космическите полети засега е почти невъзможно да се постигне.

Скот Кели сам подчертава колко критично е запазването на когнитивните способности по време на дълги мисии.

В мемоарите си Endurance той пише, че дори минимален спад в способността за концентрация, изчисления или решаване на проблеми може да бъде животозастрашаващ при извънредна ситуация в Космоса.

Какво наистина се случва с човешкия мозък в открития космос?

Какво показват реалните данни за когнитивните способности?

Досегашните резултати не показват категорични доказателства за постоянен когнитивен спад.

Изследване, публикувано през 2024 г. във Frontiers in Physiology, проследява 25 професионални астронавти, най-голямата подобна извадка до момента, по време на шестмесечни мисии в ниска околоземна орбита.

Авторите не откриват „систематичен спад на когнитивното представяне“ по време на мисиите.

Това частично противоречи на по-ранни данни, според които по време или след космически полети се наблюдават влошавания в определени когнитивни области.

Учените отбелязват, че причините може да са индивидуални, ефектите да се натрупват при по-дълъг престой или да са резултат от други фактори. Необходими са допълнителни изследвания.

Какво би се случило, ако хората живеят в Космоса поколения наред?

Тук науката навлиза в сфера, която в момента е по-близка до теоретичната биология и научната фантастика.

Например поредицата The Expanse представя бъдещи хора с физически промени след поколения живот при различна гравитация, като по-дълги и по-тънки крайници.

Подобни въпроси вече се обсъждат и в научната литература.

Статия от 2024 г. в American Journal of Human Biology обсъжда как еволюционната биология би могла да се използва като рамка за изследване на адаптацията към космическата среда.

Водещият автор на проучването, Маллика Сарма от University of Pennsylvania, определя част от работата като мисловен експеримент, който цели да помогне на учените да формулират бъдещи методи за изследване на човешката адаптация към космически полети.

Според нея при достатъчно продължителен живот в Космоса човешкото тяло вероятно би могло да се промени до известна степен.

Това не предполага фантастични трансформации като повторно израстване на опашка. Както популациите в екстремен студ развиват специфични поведенчески и физиологични адаптации, така и бъдещи поколения извън Земята биха могли постепенно да се приспособят към новата среда.

От друга страна, технологиите могат да намалят еволюционния натиск.

Ако космическите станции и бъдещите селища разполагат със системи за изкуствена гравитация, хората ще могат да противодействат на проблемите, причинени от продължителната микрогравитация, както днес използваме топли дрехи, за да се предпазим от студа.

Поради това прогнозите за бъдещата човешка еволюция в Космоса остават изключително несигурни.

„Адаптацията е едновременно сложна и изключително интересна“, казва Сарма. Според нея всичко отвъд едно поколение е много трудно за прогнозиране, освен ако средата не е изключително стабилна и предвидима.

Засега учените не могат да определят със сигурност как биха изглеждали човешкият мозък и тяло след поколения живот извън Земята. Причината е, че твърде малко хора са били в Космоса и още по-малко са престоявали там достатъчно дълго, за да разполагаме с надеждни данни.

Именно такива теоретични модели могат да помогнат за формулирането на правилните въпроси, когато започнат следващите поколения експерименти за продължителен човешки живот извън Земята.