بيانات مهمة «بايوساتلايت 2» لعام 1967 التابعة لناسا تُظهر أن الرحلات الفضائية تُضاعف التشوهات الإشعاعية لدى الحشرات

سلطت سجلات الأبحاث التاريخية التي أبرزتها تغطية حديثة صادر عن TOI Science Desk الضوء مجدداً على مهمة Biosatellite II التابعة لوكالة ناسا عام 1967، وهي تجربة فارقة قدمت أدلة مبكرة على كيفية تفاعل الجاذبية الصغرى والإشعاع الفضائي في الكائنات الحية. وحملت المركبة المدارية غير المأهولة، التي أُطلقت في سبتمبر 1967، آلاف العينات البيولوجية إلى المدار الأرضي المنخفض، بما في ذلك عذارى خنفساء الدقيق الحمراء الشابة (*Tribolium castaneum*). وخلال المهمة التي استغرقت 45 ساعة، عرّض الباحثون العذارى لإشعاعات جاما الاصطناعية لقياس التغيرات النمائية مقارنة بعينات المراقبة الأرضية. وكشفت التجربة عن زيادة حادة في التشوهات الجسدية: حيث ارتفعت تشوهات الأجنحة بين الخنافس المعرضة للإشعاع من 29.9 بالمئة في عينات المراقبة الأرضية إلى 44.8 بالمئة في عينات الرحلة الفضائية، مما أثبت أن انعدام الوزن يمكن أن يفاقم الأضرار الإشعاعية أثناء النمو البيولوجي.

## Key facts - أطلقت ناسا مهمة Biosatellite II في سبتمبر 1967 لتقييم التأثيرات البيولوجية لانعدام الوزن والإشعاع. - احتوت الحمولة على عذارى خنفساء الدقيق الحمراء (*Tribolium castaneum*) إلى جانب 12 تجربة بيولوجية أخرى. - أظهرت عذارى الخنافس المعرضة للإشعاع على متن المركبة معدلات تشوه في الأجنحة بلغت 44.8 بالمئة في المدار مقارنة بـ 29.9 بالمئة على الأرض. - قضت Biosatellite II نحو 45 ساعة في المدار قبل استعادة كبسولة الهبوط الخاصة بها في الجو فوق المحيط الهادئ. - قدمت التجربة إثباتاً تأسيسياً على أن الجاذبية الصغرى تُضاعف الأضرار الإشعاعية بشكل تفاعلي أثناء مرحلة التحول.

## What happened مثلت مهمة Biosatellite II واحدة من أولى الرحلات البحثية البيولوجية المنهجية في فجر عصر الفضاء. وأُطلقت المركبة التي صممها مركز Ames Research Center التابع لناسا على متن صاروخ Delta من Cape Canaveral بولاية فلوريدا في 7 سبتمبر 1967. وكان الهدف هو تحديد ما إذا كانت الجاذبية الصغرى تُغير حساسية الخلايا والأنسجة للإشعاع المؤين أثناء نمو الكائن الحي.

ولعزل المتغيرات التجريبية، ثبت مهندسو ناسا مصدر إشعاع Strontium-90 على متن المركبة قادراً على توجيه جرعات مقيسة إلى حجرات عينات محددة مع حجب حجرات المراقبة. واختيرت خنفساء الدقيق الحمراء كعينة رئيسية نظراً لحجمها المدمج، وجدولها الزمني التنموي المتوقع، وجيناتها الموثقة جيداً.

وُضعت آلاف من عذارى الخنافس المتزامنة في معدات الطيران. وقسّم التصميم التجريبي العينات إلى أربع مجموعات متميزة: عينات مراقبة أرضية غير معرضة للإشعاع، وعينات مراقبة أرضية معرضة للإشعاع، وعينات طيران غير معرضة للإشعاع، وعينات طيران معرضة للإشعاع. وحُفظت عينات المراقبة الأرضية في معدات متطابقة في Ames Research Center تحت ظروف بيئية مماثلة، لتظل الجاذبية هي المتغير الوحيد.

دارت Biosatellite II على ارتفاعات تتراوح بين 220 و330 كيلومتراً. ومع ذلك، أدت الأحوال الجوية السيئة بالقرب من منطقة الاستعادة بالمحيط الهادئ والأعطال في القياس المباشر عن بُعد إلى تقصير مسؤولي المهمة مدة الطيران من ثلاثة أيام إلى نحو 45 ساعة. وانفصلت كبسولة العودة، ونشرت مظلتها، والتقطتها طائرة تابعة للقوات الجوية الأمريكية (U.S. Air Force) في الجو في 9 سبتمبر 1967.

تتبع التقييم بعد الرحلة العذارى حتى إكمال تحولها إلى خنافس بالغة. وفي حين أظهرت عينات الطيران غير المعرضة للإشعاع تغيرات نمائية أساسية طفيفة فقط، أدى الجمع بين المدار والإشعاع إلى حدوث عيوب هيكلية حادة. وارتفع معدل تشوهات الأجنحة — بما في ذلك الغمد المنقسم أو المجعد أو المتنفط — من 29.9 بالمئة في عينات المراقبة الأرضية المعرضة للإشعاع إلى 44.8 بالمئة في عينات الرحلة الفضائية. وأظهر التحليل الإحصائي أن هذه الزيادة تجاوزت التوقعات التراكمية البسيطة، مما أثبت وجود تفاعل تآزري بين الجاذبية الصغرى والتعرض للإشعاع.

## Why it matters غيرت نتائج Biosatellite II الفهم البيولوجي الإشعاعي من خلال إثبات أن انعدام الوزن الفيزيائي يؤثر بشكل مباشر على الاستجابة البيولوجية للإشعاع. وعلى الأرض، تقوم آليات الإصلاح الخلوي بشكل روتيني بإصلاح انكسارات الحمض النووي (DNA) الناتجة عن الإشعاع الخلفي. وأشارت تجربة الخنافس إلى أن الجاذبية الصغرى تعيق أو تؤخر مسارات الإصلاح هذه، مما يسمح للأضرار الإشعاعية بالظهور على شكل تشوهات فيزيولوجية دائمة.

وتكتسب هذه النتائج أهمية مباشرة مع استعداد وكالات الفضاء لمهمات استكشاف مأهولة طويلة الأمد إلى القمر والمريخ. إذ تُعرّض بيئات الفضاء العميق رواد الفضاء وأنظمة دعم الحياة البيولوجية لأشعة كونية مجرية مستمرة دون حماية الغلاف المغناطيسي للأرض. وإذا كانت الجاذبية الصغرى تضعف استجابات الإجهاد الخلوي، فإن نماذج السلامة الإشعاعية المستمدة حصراً من الدراسات الأرضية ستستهين بالمخاطر البيولوجية الإجمالية.

علاوة على ذلك، تتشارك الكائنات النموذجية مثل *Tribolium castaneum* مسارات خلوية أساسية مع الحيوانات العليا، بما في ذلك مسارات إصلاح الحمض النووي وتخلق الأنسجة. وتوفر هشاشة النمو التحولي تحت تأثير الضغوط الفضائية المجتمعة رؤى قيمة للأبحاث المتعلقة بصحة رواد الفضاء، بما في ذلك إصلاح الأنسجة، واستقرار الجهاز المناعي، والبيولوجيا التناسلية أثناء الرحلات الفضائية الممتدة. كما تفيد النتائج في تصميم الزراعة الفضائية، حيث قد تُزرع اللافقاريات لإعادة التدوير البيئي أو إنتاج الغذاء.

## The background أنشأت ناسا برنامج Biosatellite في منتصف ستينيات القرن الماضي لدراسة بيولوجيا الفضاء الأساسية. وأكدت مهمات Mercury وGemini المبكرة قدرة البشر على البقاء على قيد الحياة لفترة قصيرة في ظروف انعدام الوزن، لكن العلماء كانوا بحاجة إلى بيانات دقيقة حول كيفية تأثير بيئات الفضاء على الانقسام الخلوي، وتطور الأعضاء، والاستقرار الجيني.

وكان من المخطط تنفيذ البرنامج عبر ثلاث مهمات. أُطلق Biosatellite I في ديسمبر 1966، لكن فشل الصاروخ الكابح حال دون استعادة الكبسولة، مما أدى إلى تدمير التجربة أثناء إعادة الدخول. وبذلك أصبح Biosatellite II أول مهمة تسفر عن بيانات بيولوجية قابلة للاستعادة. أما المهمة الأخيرة، Biosatellite III في يونيو 1969، فحملت مكاكاً ذيلياً، لكنها انتهت مبكراً بسبب التدهور الفيزيولوجي للحيوان.

وخلال هذه الفترة، أجرى الاتحاد السوفيتي أبحاثاً موازية من خلال برنامج الأقمار الصناعية Bion. وسعى كلا البرنامجين الفضائيين إلى تحديد ما إذا كان بإمكان الكائنات الحية النمو والتكاثر وإصلاح البنى الخلوية في المدار الأرضي.

واختيرت خنفساء الدقيق الحمراء لأن مرحلة العذراء لديها تمثل نافذة تنموية حساسة. فأثناء مرحلة التخدر، يحدث انقسام خلوي سريع وإعادة تنظيم للأنسجة في إطار زمني وجيز، مما يتيح للباحثين ملاحظة كيفية تأثير الإشعاع على التمايز الهيكلي.

وعلى مدى العقود التالية، توسعت الأبحاث المدارية لتشمل Space Shuttle، ومحطة Mir، ومحطة الفضاء الدولية (ISS). ومع ذلك، يظل اكتشاف Biosatellite II للتآزر بين الجاذبية الصغرى والإشعاع مرجعاً تأسيسياً في علم البيولوجيا الإشعاعية الفضائية.

## Reaction في أعقاب النشر الأولي للنتائج في أواخر ستينيات القرن الماضي، أثارت نتائج Biosatellite II مناقشات مكثفة بين علماء البيولوجيا الإشعاعية وأخصائيي طب الفضاء. وأكد الباحثون أن البيانات دحضت افتراضاً تقليدياً مفاده أن الضرر الإشعاعي يعمل بشكل مستقل عن قوى الجاذبية.

ويتامل علماء بيولوجيا الفضاء المعاصرون مع Biosatellite II باعتبارها إثباتاً فارقاً لتفاعل الإجهادات البيئية. وتستشهد مؤسسات مثل Human Research Program التابع لناسا وEuropean Space Agency ببتائجها عند تصميم أطر الحماية من الإشعاع في الفضاء العميق وحمولات علوم الحياة.

ويلاحظ الباحثون الحاليون أنه على الرغم من أن Biosatellite II قدمت نتائج عيانية واضحة، إلا أن منهجياتها كانت محدودة بتكنولوجيا الستينيات. ويواصل علماء علوم الحياة الفضائية الحاليون الدعوة إلى إجراء دراسات مدارية محدثة باستخدام التسلسل الجيني الحديث لتتبع المسارات الخلوية الدقيقة المشاركة.

## What we don't know yet لا تزال عدة أسئلة بيولوجية من تجربة عام 1967 دون إجابة. ونظراً لأن الرحلة سبقت الأدوات الجزيئية الحديثة، لم يتمكن الباحثون من مراقبة التعبير الجيني، أو تخليق البروتين، أو إصلاح الحمض النووي في الوقت الفعلي أثناء الرحلة.

علاوة على ذلك، يظل التأثير الدقيق لمسببات الإجهاد غير الجاذبية أثناء الطيران صعب الفصل كلياً. وفي حين ضبط الباحثون درجة الحرارة والجرعة، فإن العوامل الثانوية مثل اهتزازات الإطلاق والجاذبية الفائقة أثناء الصعود ربما ساهمت في الإجهاد الخلوي الأولي.

كما أنه لم يتضح بعد مدى دقة إسقاط تشوهات تحول الحشرات على الأنظمة الثديية. ورغم أن مسارات إصلاح الحمض النووي الخلوي محفوظة للغاية، فإن الثدييات المعقدة تمتلك حواضن فيزيولوجية متميزة على مستوى الأعضاء قد تُغير من حجم التأثيرات التآزرية.

## What to watch ستوفر المهمات القمرية ومهمات الفضاء العميق القادمة فرصاً لإعادة إخضاع هذه النتائج للفحص. ويترقب الباحثون التجارب البيولوجية المقرر إجراؤها على متن برنامج Artemis التابع لناسا ومحطة Lunar Gateway، والتي ستعرض كائنات نموذجية لإشعاع كوني حقيقي خارج درع الأرض المغناطيسي.

وعلى متن محطة الفضاء الدولية والموائل التجارية المستقبلية، ستعمل وحدات التسلسل الجيني الآلية على قياس ديناميكيات تلف الحمض النووي وإصلاحه في الوقت الفعلي تحت تأثير الجاذبية الصغرى.

بالإضافة إلى ذلك، ستُظهر تحديثات وكالات الفضاء لنماذج مخاطر الفضاء العميق كيفية تأثير البيانات التآزرية التاريخية على معايير السلامة الإشعاعية، وتصميم الدروع، والتدابير البيولوجية المضادة للمهمات المأهولة إلى المريخ.

يستند هذا التقرير إلى وثائق علمية تاريخية وتقارير نشرتها TOI Science Desk.