おもしろい事実: 天国での 1 日は、地球での 1 週間に相当します。天国では人々はより長く生きるのでしょうか？

2015年から2016年にかけて、NASA（アメリカ航空宇宙局）は国際宇宙ステーションで1年間の「双子実験」を実施しました。実験中、一卵性双生児の宇宙飛行士の弟であるスコット・ケリーは国際宇宙ステーションに340日間滞在し、兄のマイク・ケリーは地球に留まり、スコットとともに双子のミッションを遂行した。地上の科学者たちはまた、ミッション中、2人の兄弟の生活を観察し、定期的に血液サンプルを採取して分析した。これは、国際宇宙ステーション滞在前、滞在中、滞在後の2人の兄弟の生理学的データの類似点と相違点を比較するために使用されます。この実験では、遺伝子発現、生理学的変化、免疫機能、認知能力など、宇宙環境が人体の10の側面に与える影響を研究しました。

NASA の「双子実験」に参加した双子の宇宙飛行士 (画像提供: NASA 公式サイト)

「双子実験」は多くの研究成果を上げており、その一つは宇宙にいる人のテロメアが長くなるということだ。テロメアが長くなると老化が遅くなるので、長期の宇宙飛行によって人間の寿命が延びるということでしょうか?

まずテロメアとは何かを理解しましょう。テロメアは、染色体の末端にある DNA タンパク質複合体の小さな部分であり、細胞分裂中に DNA の主要部分を損傷から保護します。テロメアの長さは、細胞の複製履歴と複製能力を反映します。テロメアの長さは加齢とともに短くなる傾向があります。テロメアが短いほど、細胞の寿命は短くなります。テロメアが長いほど、細胞の再生能力は強くなります。したがって、テロメアの長さは老化の度合いを意味します。

テロメアは染色体の末端に位置する（画像出典：NASA公式サイト）

しかし残念なことに、NASAの研究者たちは、スコットが地球に帰還してから数日以内に、彼のテロメアのほとんどが再び短くなり、マイクと同じ長さに戻っていたことを発見しました[1]。伸びたり縮んだりする理由は複雑で、科学者たちは今も研究を続けています。国際宇宙ステーションでの宇宙飛行士の厳しい運動トレーニングとバランスのとれたカロリー摂取はテロメアの長さを維持するのに有益であり、より健康的なライフスタイルは宇宙でも地球上でも寿命を延ばすことができます。

実際のところ、宇宙は神話の中の不死のワンダーランドではありません。 NASAの「双子実験」を含む一連の研究結果は、宇宙環境が人間にとって好ましくないことを示しています。高真空、強い放射線、極端な温度などの厳しい要因を考慮せず、重力要因だけを考慮すると、人類は何十万年もの間地球上で生活しており、その体は地球の重力環境に適応するように進化してきました。現時点では、微小重力環境で生き残る人間には、未だ多くの不適応や解決すべき医学的問題があるようです。

宇宙飛行士の免疫機能は長期飛行中になぜ低下するのでしょうか？スペースシャトル、ロシアの航空機、国際宇宙ステーションで行われた実験では、免疫細胞のシグナル伝達とサイトカインが微小重力下で変化することが示されており、微小重力条件下では免疫系が抑制されることが示唆されています。もちろん、微小重力に加えて、生理的ストレス、概日リズムの乱れ、放射線、その他の宇宙要因も宇宙飛行士の免疫反応に影響を及ぼす可能性があります[2]。

心血管および脳血管機能の低下現象に関しては、科学者らは、微小重力環境では人間の心臓の形状が変化し、血管を収縮させる筋肉が萎縮し、血圧を調節する能力など心血管および脳血管機能が低下することを発見した[3]。例えば、スコット氏の頸動脈は国際宇宙ステーション滞在中に拡張し、頸動脈壁の最も内側の2層が厚くなった。科学者たちは、これが根本的な心血管疾患や脳血管疾患に関連している可能性があると推測している。

筋萎縮や骨粗鬆症（骨密度の低下）などの現象は、いずれも微小重力環境における人間の低動的状態と関連しており、宇宙で適度な運動を行うことで効果的に緩和することができます。骨量減少の原因とメカニズムの研究は、宇宙飛行士の健康に有益であるだけでなく、地球上の人間の老化によって引き起こされる骨の強度の低下などの問題の解決にも役立ちます。

長期間の宇宙飛行を経験した宇宙飛行士も視力の低下を経験します。興味深いことに、この問題は女性宇宙飛行士よりも男性宇宙飛行士にとってより深刻なようです。マウスを使った実験や宇宙飛行士の軌道上テストにより、宇宙飛行が脳血管の抵抗と収縮力に影響を与えることが示されています。宇宙飛行士の中には頭蓋内圧の上昇や視力障害を経験する人もいます。[4]

宇宙飛行士が国際宇宙ステーションで眼の超音波画像検査を実施している（画像提供：NASA公式サイト）

一方、心理的な問題も、宇宙で生き残る上で人類が直面しなければならない問題です。飛行ミッションが複雑化し、閉鎖環境にいる乗組員の数が増え続けるにつれて、宇宙ステーションの乗組員の人間関係や心理状態はますます複雑になり、対処が難しくなり、宇宙飛行士に心理的な障壁を引き起こし、仕事や健康に影響を与えることになります。

それにもかかわらず、人類は宇宙探査をやめるつもりはない。宇宙技術の発展により、人類の恒星間移住が現実になるかもしれない。しかし、宇宙空間における微小重力環境、宇宙線、密閉された宇宙カプセルは、いずれも人間の生理的および精神的健康に影響を及ぼす可能性があります。恒星間旅行の幕が上がる前に、宇宙環境が人間の健康に与える影響を科学的かつ厳密に評価することが特に重要です。中国の宇宙ステーションでは、宇宙環境が人体に与える影響や対策を研究する航空宇宙医学の実験プロジェクトが数多く行われている。人類に利益をもたらす多くの成果が生み出されると信じられています。

参考文献:

[1] NASAの双子研究結果がサイエンスジャーナルに掲載されました。 NASA公式サイト。

[2] 科学者たちは長期の宇宙飛行が免疫力にどのような変化をもたらすかを調査する。 NASA公式サイト。

[3] 微小重力下における心臓血管の健康NASA公式サイト。

[4] 長期宇宙飛行前、飛行中、飛行後の体液移動と頭蓋内圧および視覚障害との関連性。 NASA公式サイト。

[5] アイティアン宇宙科学センター。中国の宇宙ステーションを歩き回るジャイアントパンダ。

科学評論：中国有人宇宙計画の宇宙飛行士システム副主任設計者、国際宇宙航行アカデミー会員、李英輝