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| NASA to Conduct Unprecedented Twin Experiment
Author: J. Kitchener | Credit: Science@NASA
Consider a pair of brothers, identical twins. One gets a job as an astronaut and rockets into space. The other gets a job as an astronaut, too, but on this occasion he decides to stay home. After a year in space, the traveling twin returns home and they reunite.
Are the identical twins still … identical?
NASA is about to find out.
In March of 2015, NASA astronaut Scott Kelly will join cosmonaut Mikhail Kornienko on a one-year mission to the International Space Station. Their lengthy stay aims to explore the effects of long-term space flight on the human body. The interesting thing about Scott is, he's a twin. His brother Mark is also an astronaut, now retired. While Scott, the test subject, spends one year circling Earth at 17,000 mph, Mark will remain behind as a control. "We will be taking samples and making measurements of the twins before, during, and after the one-year mission," says Craig Kundrot of NASA's Human Research Program at the Johnson Space Center. "For the first time, we'll be able to study two individuals who are genetically identical." The experiment harkens back to Einstein's "Twin Paradox," a thought experiment in which one twin rockets to the stars at high speed while the other stays home. According to Einstein's theory of relativity, the traveling twin should return younger than his brother—strange but true.
NASA's study won't test the flow of time. The ISS would have to approach the speed of light for relativistic effects to kick in. Just about everything else is covered, though. NASA's Human Research Program recently announced the selection of 10 research proposals to study the twins' genetics, biochemistry, vision, cognition and much more.
"Each proposal is fascinating and could be a feature-length story of its own," says Kundrot.
Here are a few examples to give the flavor of the research: "We already know that the human immune system changes in space. It's not as strong as it is on the ground," explains Kundrot. "In one of the experiments, Mark and Scott will be given identical flu vaccines, and we will study how their immune systems react." Another experiment will look at telomeres--little molecular "caps" on the ends of human DNA. Here on Earth, the loss of telomeres has been linked to aging. In space, telomere loss could be accelerated by the action of cosmic rays. Comparing the twins' telomeres could tell researchers if space radiation is prematurely aging space travelers.
Meanwhile in the gut, says Kundrot, "there is a whole microbiome essential to human digestion. One of the experiments will study what space travel does to [inner bacteria] which, by the way, outnumber human cells by 10-to-1."
Other proposals are equally fascinating. One seeks to discover why astronaut vision changes in space. "Sometimes, their old glasses from Earth don't work," notes Kundrot. Another will probe a phenomenon called "space fog"—a lack of alertness and slowing of mental gears reported by some astronauts in orbit. "These will not be 10 individual studies," says Kundrot. "The real power comes in combining them to form an integrated picture of all levels from biomolecular to psychological. We'll be studying the entire astronaut." Separated for a full year, Scott and Mark will make it possible for future astronauts to travel farther than ever before, and still look forward to happy reunions when they return home. http://science.nasa.gov/ |
La NASA Estudiará a Astronautas Gemelos
(NASA Will Study Astronaut Twins)
Imaginemos un par de hermanos que son gemelos idénticos. Uno consigue un trabajo como astronauta y se lanza al espacio en un cohete. El otro consigue un trabajo como astronauta también pero, en esta ocasión, decide quedarse en casa. Después de un año en el espacio, el gemelo viajero regresa a casa y se reúnen.
¿Los gemelos idénticos serán aún… idénticos?
La NASA está a punto de descubrirlo.
En Marzo del año 2015, el astronauta de la NASA Scott Kelly se unirá con el cosmonauta Mikhail Kornienko en una misión de un año en la Estación Espacial Internacional. Su larga estadía tiene como objetivo explorar los efectos del vuelo espacial a largo plazo sobre el cuerpo humano. Lo interesante de Scott es que él es gemelo. Su hermano Mark también es astronauta, ahora retirado. Mientras que Scott, el sujeto de prueba, pasa un año en el espacio viajando alrededor de la Tierra a 27.600 kilómetros por hora Mark permanecerá atrás como control. “Estaremos tomando muestras y haciendo mediciones de los gemelos antes, durante y después de la misión de un año”, dice Craig Kundrot, del Programa de Investigación en Seres Humanos de la NASA, en el Centro Espacial Johnson. “Por primera vez seremos capaces de estudiar a dos individuos que son idénticos genéticamente”. El experimento se remonta a la “paradoja de los gemelos" de Einstein, un experimento mental en el que uno de los gemelos se lanza en cohete hacia las estrellas a alta velocidad, mientras que el otro se queda en casa. De acuerdo con la teoría de la relatividad de Einstein, el gemelo viajero debería regresar más joven que su hermano (extraño pero cierto). El estudio de la NASA no analizará el paso del tiempo. La ISS tendría que aproximarse a la velocidad de la luz para que los efectos relativistas se pudieran notar. Sin embargo, todo lo demás está cubierto. El Programa de Investigación en Seres Humanos, de la NASA, anunció recientemente la selección de 10 propuestas de investigación destinadas a estudiar la genética de los gemelos, así como la bioquímica, la visión, la cognición y mucho más. “Cada propuesta es fascinante y cada una por sí misma podría ser una historia en largometraje”, dice Kundrot. Aquí ofrecemos algunos ejemplos para darle sabor a la investigación: "Ya sabemos que el sistema inmunitario humano cambia en el espacio. No es tan fuerte como lo es en la Tierra", explica Kundrot. “En uno de los experimentos, a Mark y a Scott se les aplicarán las mismas vacunas contra la gripe y estudiaremos cómo reaccionan sus sistemas inmunitarios”. En otro experimento, se observarán los telómeros (pequeños “tapones” moleculares en los extremos del ADN humano). Aquí en la Tierra, la pérdida de los telómeros está asociada con el envejecimiento. En el espacio, la pérdida de los telómeros podría estar acelerada por la acción de los rayos cósmicos. La comparación de los telómeros de los gemelos podría indicar a los investigadores si la radiación espacial está envejeciendo prematuramente a quienes viajan al espacio. Mientras tanto, en los intestinos, dice Kundrot, “hay todo un microbioma esencial para la digestión humana”. En uno de los experimentos se estudiará qué provoca un viaje espacial en las “bacterias internas”, las cuales, por cierto, superan en cantidad a las células humanas en una proporción de 10 a 1. Otras propuestas son igualmente fascinantes. Una de ellas busca descubrir por qué la visión de los astronautas cambia en el espacio. “Algunas veces, sus viejas gafas de la Tierra no funcionan”, señala Kundrot. Otra propuesta investigará un fenómeno llamado “niebla espacial”; es decir, una falta de reflejos y ralentización de la maquinaria mental informados por algunos astronautas en órbita. “Estos no serán 10 estudios individuales”, dice Kundrot. “La potencia real viene de la combinación de ellos para formar una imagen integrada de todos los niveles, desde el biomolecular hasta el psicológico. Estaremos estudiando por completo al astronauta”.
Separados durante un año completo, Scott y Mark harán posible que los futuros astronautas viajen más lejos que nunca, y que aun así esperen reuniones felices en su regreso a casa.
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