Pada tahun 1996, sesuatu yang luar biasa terjadi di NASA. Saudara kembar Mark dan Scott Kelly diterima di NASA; Mark sebagai pilot pesawat ulang-alik, dan Scott ke dalam operasi teknis di darat, setidaknya pada awalnya. Akhirnya, kedua bersaudara itu menjadi astronot. Mereka adalah satu-satunya saudara kandung yang keduanya berada di luar angkasa.
Entah itu disengaja atau tidak, memiliki saudara kembar memberi NASA peluang penting. Mereka dapat menggunakan satu kembar sebagai kelompok kontrol, dan mengirim yang lain dalam misi yang lama ke luar angkasa. Itu memungkinkan NASA untuk melakukan penelitian penting tentang efek perjalanan ruang angkasa pada tubuh manusia.
Pada bulan Maret 2016, Scott Kelly kembali dari misi selama setahun (340 hari) di atas Stasiun Luar Angkasa Internasional, sementara saudaranya Mark tetap di Bumi. Sampel genetik diambil dari masing-masing saudara sebelum dan sesudah waktu Scott naik ISS. Sekarang, NASA telah merilis hasil awal dari peluang yang belum pernah terjadi sebelumnya ini.
Program Penelitian Manusia NASA melakukan penelitian, dan hasilnya dirilis di Investigator's Workshop mereka pada minggu 23 Januari. Tema dari lokakarya itu adalah Fajar Baru: Mengaktifkan Eksplorasi Luar Angkasa Manusia. Meskipun penelitian sedang berlangsung, hasil awal ini menarik.
Mike Snyder, yang merupakan penyelidik Omics Terpadu, melaporkan temuannya. Dia menemukan tingkat lipid yang berubah di Scott, kembar penerbangan, yang menunjukkan peradangan. Dia juga menemukan peningkatan 3-indolepropionic (IPA) di Mark, kembaran tanah. IPA adalah terapi antioksidan otak yang potensial, dan juga membantu mempertahankan kadar insulin normal, untuk menstabilkan gula darah setelah makan.
Telomer dan Telomerase adalah bagian dari sistem kromosom dalam tubuh manusia. Susan Bailey melaporkan bahwa untuk Scott, si kembar penerbangan, panjang telomer sel darah putihnya meningkat saat berada di luar angkasa. Biasanya, mereka menurun seiring bertambahnya usia seseorang. Begitu sampai di Bumi, mereka mulai memendek lagi.
Telomerase, enzim yang memperbaiki telomer, meningkat pada kedua bersaudara pada bulan November, yang dapat dikaitkan dengan peristiwa keluarga yang penuh tekanan pada waktu itu.
Mathias Basner sedang mempelajari Kinerja Kognitif dalam Spaceflight, terutama perbedaan dalam kognisi antara misi 12 bulan dan misi enam bulan. Meskipun dia menemukan sedikit penurunan dalam kecepatan dan ketepatan setelah misi, dia tidak menemukan perbedaan nyata dalam kognisi antara misi 6 bulan dan 12 bulan.
Investigasi Scott Smith dalam biokimia menunjukkan penurunan kepadatan tulang selama paruh kedua misi Scott. Scott juga mengalami peningkatan kadar penanda biokimia untuk peradangan begitu ia kembali ke Bumi.
Fred Turek melaporkan hasil awal penyelidikannya pada bakteri di saluran GI (mikrobioma) yang membantu pencernaan. Ada banyak perbedaan dalam bioma si kembar, tetapi itu diharapkan karena diet dan lingkungan mereka yang berbeda. Ada perbedaan menarik dalam bioma Scott antara waktu di ruang dan waktu di tanah. Rasio antara dua kelompok bakteri dominan bergeser selama waktu penerbangannya dibandingkan dengan waktu di darat.
Emmanuel Mignot menyelidiki perubahan pada tubuh kedua kembar sebelum dan sesudah vaksin flu diberikan. Kedua kembar menunjukkan peningkatan kadar reseptor sel T setelah vaksin, yang merupakan respon imun yang diharapkan.
Chris Mason melakukan Pengurutan Genom pada DNA dan RNA yang terkandung dalam sel darah putih si kembar dengan penyelidikannya. Sequencing RNA menunjukkan bahwa lebih dari 200.000 molekul RNA diekspresikan secara berbeda di antara si kembar. Mason akan melihat lebih dekat untuk melihat apakah "gen ruang" bisa diaktifkan ketika Scott berada di luar angkasa.
Andy Feinberg mempelajari bagaimana lingkungan mengatur ekspresi gen kita, yang dikenal sebagai epigenomik. DNA sel darah putih Scott menunjukkan penurunan tingkat modifikasi kimia saat dalam penerbangan, dan kembali normal setelah kembali ke Bumi. Level yang sama dalam Mark (kembaran tanah) meningkat di tengah studi, tetapi kemudian kembali normal. Ada variabilitas antara si kembar, yang disebut kebisingan epigenetik. Kebisingan ini lebih tinggi di Scott selama penerbangan luar angkasa, dan kembali ke tingkat dasar setelah kembali ke Bumi. Ini bisa menunjukkan bahwa beberapa gen lebih sensitif terhadap perubahan lingkungan dari spaceflight daripada yang lain.
Ada banyak penelitian yang diperlukan untuk benar-benar memahami hasil ini. Setelah mereka melihat dalam koordinasi dengan investigasi fisiologis, psikologis, dan teknologi lainnya, gambar akan menjadi lebih jelas. Kemudian pada tahun 2017, akan ada publikasi bersama hasil lebih lanjut, serta makalah penelitian individu.
Tujuan NASA adalah membuat perjalanan ruang angkasa lebih aman bagi para astronot, dan membuat misi lebih efektif dan efisien. Dengan semua pembicaraan misi ke Mars pada dekade berikutnya, hasil ini tiba pada waktu yang tepat.
