NASA Twins Study bliver replikeret på Everest

Du husker måske NASA -tvillingestudiet, hvor 10 forskellige forskerteam studerede astronaut Scott Kelly, der tilbragte et år ombord på den internationale rumstation i 2015 og 2016, og sammenlignede ham med sin identiske tvilling, astronaut Mark Kelly, der var blevet tilbage på Jorden.

En del af den forskning involverede at studere og sammenligne tvillingernes DNA, og som denne Atlantiske artikel detaljerer, det skabte opsigt, da talrige nyhedsudsendelser fejlfortolkede resultaterne og fejlagtigt rapporterede, at Scott Kellys DNA var blevet ændret betydeligt af hans tid i rummet. I virkeligheden, som denne NASA -medieudgivelse forklarer, Scott Kellys DNA ændrede sig ikke grundlæggende. Men forskere observerede ændringer i genekspression - det vil sige hvordan gener reagerer på miljøet.

Det meste af Scotts genekspression vendte tilbage til det normale, efter at han landede tilbage på Jorden, men 7 procent af hans genekspression vendte ikke tilbage. Som NASA -udgivelsen bemærker, at 7 procent forskel peger på mulige langsigtede ændringer i gener relateret til Kellys immunsystem, DNA -reparation og knogledannelsesnetværk. Ændringerne kan også påvirke, hvordan Kellys gener reagerer på hypoxi, eller iltmangel, og hyperkapni, betingelsen for at have for meget kuldioxid i blodbanen. (Sidstnævnte er et potentielt problem på ISS, hvor, som denne undersøgelse fra 2012 bemærker, omgivende CO2 -niveauer stiger over normale atmosfæriske forhold på Jorden, og besætninger rapporterer rutinemæssigt symptomer som hovedpine og sløvhed.)

Rum eller stress?

Men blev ændringerne i Scott Kellys genekspression udløst af at være i rummet, eller simpelthen resultatet af et ekstremt stressende miljø? En måde at besvare det spørgsmål på ville være at studere bjergbestigere i en høj højde, hvor den sjældne atmosfære og lave temperaturer ville bidrage til stress, og sammenlign dem med tvillinger, der forblev i en lavere højde.

Christopher Mason, en lektor ved Weill Cornell Medicine i New York City, der ledede NASA -genekspressionsstudiet, har designet et sammenligneligt eksperiment, involverer to klatrere, Willie Benegas og Matt Moniz, der har planlagt en stigning til toppen af ​​Mount Everest i maj. Ifølge en beretning i magasinet Science, begge klatrere har tvillinger, der forbliver i lavere højder - en identisk tvilling til Benegas og en broderlig tvilling til Moniz - til sammenligning. (Identiske tvillinger deler 100 procent af de samme gener, mens broderlige tvillinger deler 50 procent, ifølge Michigan State University Twin Registry.)

Det er, hvis alt foregår som planlagt. Udenfor bladets websted rapporterede den 11. maj, at et lovgivningsmæssigt problem i Nepal kan forstyrre stigningen. Imidlertid, Benegas sagde i en e -mail fra 14. maj, at stigningen stadig var på, med de to klatrere målrettet den 20. maj som dagen for at nå toppen.

Men der er allerede videnskabeligt bevis for, at det at rejse sig i store højder på Jorden kan ændre genekspression. Zac Cheviron, en adjunkt ved University of Montana, har været involveret i forskning om højdeeffekten på rådyrmusen. Det lille væsen har den særegenhed at have det mest ekstreme højdeområde for ethvert nordamerikansk pattedyr, fra under havets overflade i Death Valley til fjeldsider mere end 14, 000 fod (4, 300 meter) op.

Cheviron - der ikke er involveret i Everest -undersøgelsen - siger, at lavlander hjorte mus, når den udsættes for simuleret stor højde, opleve ændringer i genekspression, der påvirker strukturen af ​​deres muskler. Ændringerne i udtrykket får dem til at udvikle mere langsomme rykninger, oxidative muskelfibre, og for at dyrke flere blodkar. Disse ændringer er et akklimatiseringsrespons, der gør det muligt for musene at klare bjergmiljøet, hvor den tyndere luft gør det mere udfordrende at levere nødvendig ilt til muskelvæv.

Ændringer efterligner evolution - til et punkt

Genekspression er en forlængelse af fysiologien, skrue op for gener og skrue dem ned, fordi det øger overlevelsen under disse forhold, Cheviron forklarer. "For visse træk, plasticitet, der er drevet af genekspression, synes at efterligne tilpasning som drevet af evolution, " han siger.

Men det er kun sandt til et punkt, Cheviron understreger. Rådyrmus født på bjerge, efterkommere af tidligere generationer af mus, der har udviklet sig i store højder, har en mutation, der giver dem mulighed for at udtrykke de samme gener, der påvirker muskelfibrene og blodkarrene på meget højere niveauer, end lavlandsmusene nogensinde kunne.

"Hvis du tager en lavlander og udsætter dem for store højder, får de genekspression til at udvikle flere blodkar, "Cheviron siger." Men de vil ikke have så mange som højlanderne. "

Ikke alle genekspressionstilpasninger, lavlandere foretager i store højder, er nødvendigvis gode, enten. Da denne artikel i videnskabsmagasinet fra 2014 beskriver, mange tibetanere, der lever i store højder, har arvet gener, der gør det muligt for deres kroppe at bruge ilt mere effektivt, uden at have et højt antal hæmoglobinbelastede røde blodlegemer. Når en lavlander begiver sig ud på de samme høje steder, hans eller hendes krop vil forsøge at klare sig ved at lave flere røde blodlegemer - en ændring, der tykner blodet, gør en person mere sårbar over for blodpropper og slagtilfælde.

Som denne Smithsonian -artikel fra 2016 beskriver, Videnskabelig videnskabsmand Francis Galton, en halv fætter til Charles Darwin, var en af ​​de første forskere, der udnyttede sammenligninger mellem tvillinger til at studere, hvilke træk der blev nedarvet versus hvilke der var reaktioner på miljøet.