Canlılık, başından itibaren kütle çekiminin etkilerine göre evrimleşmiştir. Örneğin, insanlığın tetrapod (dört ayaklı) atalarından tam bipedal (iki ayaklı) hâline geçen süreçte gebelik de yatay iken dikey konuma geçmiştir. Embriyo, çıkabileceği açıklığa doğru kütleçekimi etkisiyle dikey olarak konumlanmıştır. Bu süreç kas ve iskelet sisteminin yapısını da değiştirmiştir. Tüm bunların etkisi sonucu insan türünün gebelik süresi kısalmıştır [1]. Kanın pompalanması, kemik gelişimi, denge sistemi yer çekiminin kaçınılmaz etkilerine bağlı gelişmiştir. Örneğin, vücudun özellikle ayaktayken kanı en tepeye kadar pompalayabilmesi için yer çekimine karşı bir iş yapması gerekmektedir. Aksi hâlde her ayağa kalkıldığında bayılma gerçekleşirdi. Peki günümüz insanlı uzay çalışmaları düşünüldüğünde düşük yer çekiminin insan vücuduna etkileri nelerdir ve insan vücudu buna uyum sağlayabilir mi?
Uzay Ortamının İnsan Vücuduna Etkileri
Dik kalkış sırasında astronotların maruz kaldığı yüksek G kuvvetleri, kan dolaşımında değişikliklere, bacaklardan yukarı doğru olan kan akışının zorlaşması gibi etkilere neden olur. Bu etkileri azaltmak için G giysileri kullanılır. Ayrıca astronotlar yüksek G kuvvetlerine karşı dayanıklılık kazanmak için düzenli egzersizler yapmaktadırlar ve uzay ortamında da, Uluslararası Uzay İstasyonunda (ISS), çeşitli egzersizler yapmaya devam etmektedirler. Çünkü uzay ortamında bulunmak sürekli bir düşme hissine benzerdir ve bu durum sıvıların üst bedende toplanması nedeniyle yüzde şişme olurken, özellikle bacaklarda ciddi güç kaybına, kandaki kalsiyum seviyesinin artışına ve kalp kasında değişikliklere neden olur [2]. Bu nedenle astronotların uzay ortamında bu etkileri aza indirmek için sık sık egzersiz yapması gerekmektedir. Uzay ortamının etkilerini gösteren birçok çalışma ve deney bulunmaktadır. Bunlardan biri ikizler deneyidir [3]. Mikro kütle çekiminin insan vücuduna etkilerini gösteren NASA’nın meşhur ikizler deneyinde, tek yumurta ikizlerinden biri olan Scott Kelly Uluslararası Uzay İstasyonunda (ISS) Soyuz isimli kapsülde 340 gün boyunca kalmıştır. Diğer astronot olan ikiz Mark Kelly ise dünyada olağan hayatına devam etmiştir. Scott, 2016 Mart ayında görevinden döndüğünde Dünya’dakine göre bacakların az kullanılmasına bağlı kas kütlesi kaybı, görme problemleri, kemik kütlesi kaybı, kulaklardaki denge mekanizmasının oynaması sonucu yön duygusu kaybı gibi geçici değişiklikleri olmuştur. Ayrıca Scott Kelly’in geçici olarak yaşlandıkça kısalan kromozom uçları olan telomerlerinin uzadığı görülmüştür. Bu ikizler çalışması, astronotların moleküler profillerinin incelenmesinde gelecekteki biyomedikal uzay araştırmalarına rehberlik olma niteliğindedir [3].

Yer Çekiminin Bitkilerdeki Etkisi
Yer çekimi, bitkiler üzerinde de çeşitli etkilere sahiptir. Bitkiler, yer çekimi ile büyüme ve gelişme süreçlerini yönlendirirler ve bu etkileşim bitki morfolojisini ve fizyolojisini önemli ölçüde etkiler. Örneğin yer çekimi, bitkilerin gövde ve kök büyümesini yönlendirir. ‘Gravitropizm’ olarak bilinen fenomen, köklerin yer çekimi yönünde aşağı doğru büyümesini (pozitif yerçekimi) ve gövdelerin yer çekimine karşı büyümesini (negatif gravitropizm) ifade eder. Yer çekimi algılamasından sorumlu yapının ‘Statosit’ denilen köklerde özelleşmiş hücrelerin olduğu düşünülmektedir. Taşa benzer yapıya sahip statositler tortu oluşturan özel hücrelerdir. Statositlerin içinde, yer çekimi algılayan ve bu bilgiyi bitkinin büyüme ve gelişmesini düzenleyen özel yapılar bulunur. Bu yapılar, yer çekimi algılandığında sinyal üretirler ve bu sinyaller bitkinin büyüme yönünü ve hızını değiştirir. Bu sayede kökler, toprak içinde doğru şekilde büyüyerek su ve besin maddelerini en etkili şekilde alabilmektedirler [4].

Uzay ortamında ise topraksız tarım uygulamaları yürütülmektedir. Uluslararası Uzay İstasyonunda (ISS) sıvılaştırılmış gübreler ve astronotların idrarları ile bitkilerin devamlılığı sağlanırken, ışık yardımı ile de bitki kökleri havada durdurulmaktadır. Bitkilerin köklerinin hangi yöne uzayacağı uzay mekiğinin hareket doğrultusuna ve ışık kaynağının yönüne bağlıdır [5].
ISS Deneylerinin Önemi ve Alper Gezeravcı’nın ISS’de Gerçekleştirdiği 13 Deneyden Bazıları
Uluslararası Uzay İstasyonu’nda (ISS) gerçekleştirilen deneyler, insanlığın uzaydaki varlığını daha iyi anlamak ve uzun süreli uzay yolculuklarının mümkün olmasını sağlamak için son derece önemlidir. ISS, uzayda insanların yaşamını sürdürdüğü ve çeşitli bilimsel araştırmaların yapıldığı bir laboratuvar olarak hizmet vermektedir. Bu deneyler, uzay ortamının insan vücudu üzerindeki etkilerini, biyolojik sistemlerin uzayda nasıl davrandığını, bitki büyümesinin uzay koşullarında nasıl etkilendiğini ve uzayda yaşamın sürdürülebilirliği için gerekli olan teknolojilerin geliştirilmesi için gerçekleştirilmektedir. Özellikle, NASA’nın ikizler deneyi gibi projeler ile uzayda uzun süreli kalmış astronotlar ile çalışmalar yapılarak uzay yolculuklarının insan sağlığı üzerindeki etkileri anlamaya çalışılmaktadır. Bununla birlikte, uzay ortamının insan sağlığı üzerindeki etkilerini anlamak sadece fiziksel sağlıkla sınırlı değildir. Bilim kurgulara konu olmuş olan ‘’Düşük yer çekimi kanser hücrelerinin bölünmesini yavaşlatabilir mi?’’ sorusu günümüzün güncel araştırmaları içerisindedir. Uzay ortamında insan bağışıklık sisteminin incelenmesi gelecekte ve uzun uzay seyahatleri için önem arz etmektedir. 19 Ocak gecesinde TSİ ile 00.50’de uzayda Uluslararası Uzay İstasyonu’na (ISS) doğru yola çıkan ilk Türk astronot Alper Gezeravcı’nın ISS’de gerçekleştirdiği 13 deneyden biri bununla ilgilidir. Deneyin konusunun geçtiği bilim kurgu filmiyle aynı ada sahip MESSAGE mikro yerçekimi ilişkili genetik bilim misyonu mikro gravite ile ilgili genlerin tespiti ve hangi bağışıklık hücrelerinin yer çekiminden etkileneceğinin CRISPR teknolojisi ile belirlenmesini hedeflemektedir. Bu misyon mikro yer çekiminin kansere etkileri hakkında da veriler sunacaktır. Diğer bir bilim misyonu ise uzayda radyasyona maruz kalmanın kanserle ilişkisi olan MİYELOİD, radyasyona maruz kalmanın kanser için öncül lezyonlar olan periferik kandaki miyeloid kökenli baskılayıcı hücrelere etkisinin incelenmesini hedeflemektedir. Bu hücrelerin özellikleri ve işlevlerinde karşılaştırmalar yapılarak uzay yolculuklarının kanser ve bağışıklık sistemini ilgilendiren pek çok hastalık üzerindeki etkileri anlaşılmış olacak [6].

Dünyada en hızlı üreyen bitki türleri arasında yer alan algler uzay çalışmaları için önemli bir yerdedir. Enerji sorunundan (NASA OMEGA sistemi) sürdürülebilir gıda katkı maddesi olarak kullanımına kadar araştırmalar yapılmaktadır [7]. Uzayda alglerin yaşam destek alanlarında kullanımının araştırılmasına yönelik bir deney yine Alper Gezeravcı’nın ISS’de gerçekleştireceği deneylerin arasında yer almaktadır. ALGALSPACE bilim misyonu uzay koşullarında Antarktika ve ılıman mikroalg yetiştiriciliğinin karşılaştırmalı bir çalışması olacaktır. Alglerin; suyun kalitesinin artırılmasında, CO2’den O2 üretimi ve gıda konusunda rolü büyük ve ayrıca bu misyonda ilk defa kutup alglerinin uzay misyonunda kullanımı araştırılacak. Bir diğer deney mikroalgal yaşam destek üniteleri için bir misyon olan UzMAn.
Zorlu koşullara adapte olabilen mikroalg türlerini mikro yer çekimli ortamda araştırılması gelecek uzay misyonları için önem taşıyor. Dünya’ya getirilecek mikroalg örnekleri, RNA dizileme tekniğiyle incelenerek mikroalglerin metabolizmalarının uzay koşullarında nasıl değiştiğini göstererek bilim dünyasına yeni veriler sunması bekleniyor. A. thaliana ve S. parvula (Tuz Gölü’nde yetişen endemik bir bitki) bitkilerinin, yüksek tuzluluğa karşı gösterdiği tolerans ve mikro yer çekimi arasındaki etkileşimin incelenmesi hedeflendiği bir misyon EXTREMOPHYTE. Bu özelliği sayesinde bitkilerin Dünya dışındaki potansiyel üslerde, tuz ve metal içeriği yüksek Mars ve Ay toprağı gibi toprakların iyileştirilmesi ve astronotların çeşitli atıkları arıtmasında kullanması amaçlanıyor [6].
Bu misyonların önemli bir adım olduğu ve bir ülkenin uzay yarışında bir şekilde yerini alması gerektiği, uzay çalışmalarının sadece uzay için değil; gelecekteki kaçınılamaz çevre problemlerinde, yeni tedavilerde ve yeni icatlarda bu çalışmaların etkisinin olacağı ve ayrıca istikbâlin göklerde olduğu unutulmamalıdır.
Kaynaklar:
[1] Rosenberg, K. R., & Trevathan, W. R. (2001). The evolution of human birth. Scientific American, 285(5), 72-77.
[2] Wasta, V. (2019, Nisan 11). STUDY LOOKS AT HOW ASTRONAUT’S BODY CHANGED AFTER A YEAR IN SPACE. Retrieved January 22, 2024. from https://hub.jhu.edu
[3] NASA’s Twins Study Results Published. (2019, APR 11). Retrieved February 11, 2024. From https://www.nasa.gov/humans-in-space/
[4] Bailey, R. Bitki Tropizmlerini Anlamak. Retrieved February 11, 2024 from https://tr.eferrit.com/bitki-tropizmlerini-anlamak/
[5] Plackett, B. (2019, Januray 18). Overcoming the Challenges of Farming on Mars. Retrieved February 11, 2024.
[6] TUA, (2023, Mayıs 8). Türk uzay yolcusu uzayda 13 farklı bilimsel deney yapacak. Retrieved January 22, 2024. from https://tua.gov.tr/
[7] Trent, J. (2010). OMEGA for the future of biofuels (No. ARC-E= DAA-TN1587).
Görsel Kaynaklar:
Görsel 1: NASA (2019), NASA’s Twins Study Results Published, Retrieved February 11, 2024. From https://www.nasa.gov/humans-in-space/
Görsel 2 : sciencefacts (2022), Geotropism, Retrieved February 11, 2024. From https://www.sciencefacts.net/geotropism.html
Görsel 3: Türksam (2023), İlk Türk Astronot Alper Gezeravcı’nın Uzayda Yapacağı 13 Bilimsel Deney, Alınma tarihi: 21/01/2024 https://www.turksam.org/detay-ilk-turk-astronot-alper-gezeravci-nin-uzayda-yapacagi-13-bilimsel-deney
Denetleyen: Ayşenur DURU