사람이 우주에 장기간 머물면 어떤 변화를 겪을까.
화성 같은 먼 거리 행성으로 사람을 보내려면 장기간 우주에 머물 때 나타나는 신체 변화를 알아보는 게 필수다. 이 의문을 풀기 위해 미국항공우주국(NASA)은 2015∼2016년 ‘쌍둥이 실험’을 수행했다.
NASA 우주인 스콧 켈리는 우주 환경이 인체에 미치는 영향을 시험하기 위해 지상 400㎞ 상공의 국제우주정거장(ISS)에 총 340일간 머물렀다. 그동안 켈리의 일란성 쌍둥이 형인 마크 켈리는 미국에서 지냈다. 일란성 쌍둥이는 유전자가 같기 때문에 둘의 유전자를 비교하면 변화를 확인할 수 있다.
그 결과가 12일 국제학술지 ‘사이언스’(Science)에 실렸다.
지금까지 NASA가 발표해 온 연구결과를 종합한 것으로 결론은 우주인 켈리의 대사산물과 장내미생물 등에 변화가 있었지만 둘 사이에 건강상 뚜렷한 차이는 없다는 것이다.
미국 버지니아대, 스탠퍼드대, 샌디에이고 캘리포니아대(UCSD) 등이 참여한 공동연구진은 쌍둥이 형제의 혈액과 소변 등 시료를 분석했다. 시료는 스콧 켈리가 ISS에 머물렀을 때와 비행 전후 기간을 포함한 25개월간 모은 것이다.
그 결과 우주인 스콧 켈리에게서 몇 가지 변화를 확인할 수 있었다. 대사산물인 ‘젖산’의 수치가 ISS 체류 동안 증가한 것이 한 사례다. 젖산은 세포 내에 충분한 에너지가 공급되지 않을 때 증가하며 흔히 당뇨병이나 신장 질환이 있을 때 이런 현상이 나타난다. 젖산 수치는 우주인이 지구에 돌아온 뒤 정상을 회복했다. 연구진은 이런 변화의 원인을 아직 찾지 못했으며, 쥐를 이용해 관련 연구를 진행할 계획이다.
유전물질을 보호하는 ‘안전모’ 역할을 하는 텔로미어의 경우 우주에선 길어졌다가 지구 귀환 뒤 평균 수준으로 돌아왔다. 그러나 정상보다 길이가 짧은 텔로미어도 발견됐다.
건강에 영향을 미친다고 알려진 장내미생물에도 변화가 보였다. 미생물 중 피르미쿠테스(Firmicutes)와 박테로이데테스(Bacteroidetes)의 비율을 분석한 결과 ISS 체류 기간 피르미쿠테스가 증가했다. 지구로 온 뒤에는 박테로이데테스가 늘어 비행 전 비율을 되찾았다. 연구진은 미세중력과 우주에서 먹는 동결건조식 등이 미생물 구성 변화에 영향을 미쳤을 것으로 추정하고 있다.
유전자를 바탕으로 단백질이 만들어지는 과정인 ‘유전자 발현’의 경우 우주인은 7% 정도 변화를 겪었다. 우주인이 지구로 돌아온 뒤 6개월이 지나도 이런 변화가 유지된 사례도 발견됐다. 한편 작년 일부 외신은 우주인 스콧 켈리의 유전자 중 7%가 영구적으로 바뀌었다고 잘 못 보도해 한 차례 이슈가 되기도 했다.