ในอนาคตที่มนุษยชาติกำลังจะเดินทางไปตั้งถิ่นฐานนอกโลก เช่น บนดวงจันทร์ บนดาวอังคาร ซึ่งเป็นที่ที่พวกเขาจะอยู่นอกอำนาจของสนามแม่เหล็กโลกมากพอที่จะทำให้พวกเขานั้นโดนสิ่งที่เรียกว่า “รังสี” โดยตรง สิ่งที่จะคอยปกป้องพวกเขามีเพียงยานอวกาศและชุดอวกาศเท่านั้น พวกเขาจะอยู่รอดจากรังสีเหล่านี้ได้อย่างไร
งานวิจัยล่าสุดจาก ISS Medical Monitoring ของ NASA ระบุว่านักบินอวกาศอายุน้อยมีการเปลี่ยนแปลงของโครโมโซมจากการสัมผัสรังสีน้อยกว่านักบินอวกาศที่มีอายุมาก ซึ่งถือเป็นผลการวิจัยที่อาจเปลี่ยนอนาคตของการคัดเลือกนักบินอวกาศได้เลย
รังสีและร่างกายของมนุษย์
รังสีจากอวกาศนั้นมีหลัก ๆ อยู่ 3 แหล่งกำเนิด คือ อนุภาคพลังงานสูงที่ติดอยู่ในสนามแม่เหล็กของโลก บริเวณ Van Allen Belt, อนุภาคพลังงานสูงจาก Solar Flare ของดวงอาทิตย์ และ Galactic Cosmic Ray จากนอกระบบสุริยะ
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
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)
ข้อมูลที่หายไปเหล่านี้ก็จะสะสมไปเรื่อย ๆ จนถึงจุดหนึ่งที่ข้อมูลที่หายไปเป็นส่วนสำคัญต่อการดำรงอยู่ของเซลล์มันก็อาจจะตายได้ แต่ที่น่ากลัวที่สุดคือการที่เซลล์ลืมวิธีทำลายตัวเอง
เซลล์ทุกเซลล์ในร่างกายเรา “มีวันหมดอายุ” เช่น เซลล์ผิวหนังของเรา ที่เมื่อมันหมดอายุมันก็จะตายและลอกออกนั่นเอง ซึ่งการตายของเซลล์เหล่านี้ผ่านกระบวนการเรียกว่า “Apoptosis” ที่ถือเป็น Programmed Cell Death คือ ไม่ใช่การตายธรรมดา แต่เป็นการตายที่ผ่านกระบวนการหลายอย่างมาก เหมือนถูกลิขิตมาแล้วว่าเซลล์นี้มันต้องตายวันนี้ ต่างจาก Necrosis ที่เป็นการตายจากภาวะอื่น ๆ โดยที่มันไม่ได้อยากตายเอง อย่างเช่น ขาดออกซิเจน (Cellular Hypoxia)
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)
ความซวยจะเกิดขึ้นทันที เมื่อเซลล์ไม่สามารถทำลายตัวเองได้ แต่ยังสามารถแบ่งตัวได้อยู่โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อข้อมูล Instruction ที่กำหนดอัตราการแบ่งตัวใน DNA เสียหายไปด้วย เซลล์พวกนี้ก็อาจจะแบ่งตัวแบบฉับพลันโดยที่ไม่สามารถควบคุมได้ เพราะมันทำลายตัวเองไม่ได้ (Apoptosis) สถานการณ์แบบนี้เรียกว่า “Uncontrolled Cell Proliferation” เมื่อจุดสมดุลระหว่างการเกิดกับการตายของเซลล์ผิดเพี้ยน และเกิดสิ่งที่เราเรียกกันว่า “เซลล์มะเร็ง” โดยเซลล์มะเร็งพวกนี้ที่งอกออกมาจากเซลล์ที่ผิดเพี้ยนอันแรกก็จะได้ชุดสารพันธุกรรมเจ๊ง ๆ ของเซลล์ตัวแรกมาด้วย จึงเกิดการแบ่งตัวแบบ Over-proliferation เกิดเป็นเนื้อร้ายขึ้นมา
แล้ว NASA พบอะไร
งานวิจัยตีพิมพ์ในวารสาร Nature-Scientific Reports จาก ISS Medical Monitoring ชื่อ Predicting chromosome damage in astronauts participating in international space station missions ซึ่งเป็นผลการวิจัยศึกษาความไวต่อรังสีของ DNA ของนักบินอวกาศซึ่งวัดโดยการสังเกตการเปลี่ยนแปลงโครโมโซมก่อนขึ้นไปอยู่บน ISS และหลังจากขึ้นไปอยู่บน ISS
ปกติแล้วการทำงานบน ISS นั้น ยังได้รับการป้องกันจากรังสีอวกาศพอสมควรอยู่ไม่ว่าจะเป็นจากการที่ ISS ยังอยู่ในเขตอำนาจสนามแม่เหล็กโหลกที่ช่วยกรองรังสีส่วนใหญ่ออกไปอยู่ รวมถึงยานอวกาศและตัว ISS เองที่ถูกออกแบบมาให้กรองรังสีได้พอสมควร
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
- 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
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
ผลการวิเคราะห์ก่อนบินพบว่า “นักบินอวกาศที่มีอายุเยอะ มี Baseline Chromosomal Irregularities สูงกว่านักบินอวกาศอายุน้อย และนักบินอวกาศที่มีอายุเยอะมีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงของ Chromosome จากการสัมผัสรังสีมากกว่านักบินอวกาศอายุน้อย“
จากนั้นเมื่อนำไปเปรียบเทียบกับผลหลังการบินพบว่า “นักบินอวกาศที่มีความไวต่อรังสีสูงอยู่แล้วก่อนบิน (ซึ่งก็คือนักบินอวกาศที่มีอายุเยอะ) จะมี Chromosomal Irregularities หลังบินมากกว่านักบินอวกาศที่มีความไวต่อรังสีต่ำ (ซึ่งก็คือนักบินอวกาศที่มีอายุน้อย)” และ “นักบินอวกาศที่มีความไวต่อรังสีสูงอยู่แล้วก่อนบิน (ซึ่งก็คือนักบินอวกาศที่มีอายุเยอะ) จะยิ่งมีความไวต่อรังสีในอวกาศมากกว่าเดิม เมื่อเปรียบเทียบกับนักบินอวกาศที่มีอายุน้อย“
หมายความว่านักบินอวกาศที่มีอายุเยอะจะมีความเสี่ยงต่อการกลายพันธ์ุของรหัสพันธุกรรมมากกว่านักบินอวกาศที่มีอายุน้อย ซึ่งผลการวิจัยนี้ขัดกับความเชื่อที่เรามีมาก่อนหน้านี้อย่างมาก
โดยก่อนหน้านี้เราเชื่อว่า “นักบินอวกาศที่มีอายุน้อยเสี่ยงต่อผลกระทบระยะยาวจากการสัมผัสรังสีมากกว่านักบินอวกาศอายุเยอะ เนื่องจากพวกเขายังมีอายุขัยเหลืออีกเยอะ มากพอที่จะทำให้เห็นผลกระทบจากการสัมผัสรังสี ซึ่งใช้เวลานานหลายปีและอาจถึงหลาย 10 ปี กว่าจะเริ่มแสดงให้เห็น อย่างเช่นการเป็นมะเร็งจากการสัมผัสรังสี ที่อาจใช้เวลาหลังการสัมผัสมากกว่า 5-20 ปีกว่าจะเกิด”
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
อ้างอิง
Predicting chromosome damage in astronauts participating in international space station missions
DNA damage response signaling pathways and targets for radiotherapy sensitization in cancer
