Ar Daith i Blaned Mawrth: sut mae archwilio'r gofod yn gwthio'r corff dynol i'w derfynau

Yr Athro Damian Bailey, Athro Ffisioleg a Biocemeg ym Mhrifysgol De Cymru, ac Angelique Van Ombergen, Athro Gwadd mewn Niwrowyddorau Trawsfudol ym Mhrifysgol Antwerp ac Asiantaeth Ofod Ewrop, yn ysgrifennu ar gyfer The Conversation ar yr effaith y gall teithio i'r gofod ei chael ar y corff dynol.

Ar Ionawr 14 2004, cyhoeddodd yr Unol Daleithiau "Vision for Space Exploration" newydd, oedd yn addo y byddai bodau dynol nid yn unig yn ymweld â'r gofod, ond yn byw yno hefyd. Ddau ddegawd yn ddiweddarach, mae rhaglen Artemis NASA yn paratoi i anfon gofodwyr i'r Lleuad eto, ac i anfon bodau dynol i blaned Mawrth yn y pendraw.

Bydd y daith honno yn para tua thair blynedd ac yn golygu teithio miliynau o gilometrau. Bydd y criw yn wynebu ymbelydredd a diffyg pwysau, yn ogystal ag effeithiau byw mewn ffordd mor ynysig a chyfyng. Bydd y straen a ddaw o hynny i gyd yn wahanol i unrhyw beth mae gofodwyr wedi ei wynebu hyd yn hyn. I ffisiolegwyr, dyma'r ffin eithaf y gellid ei chroesi: labordy byw lle caiff y corff dynol ei wthio hyd eithaf ei alluoedd biolegol, a heibio i’r pwynt hwnnw weithiau.

Does dim osgoi amgylchiadau ofnadwy y gofod. Mae'n wactod sy’n llawn ymbelydredd a thymheredd creulon o eithafol, lle mae absenoldeb disgyrchiant yn golygu bod y  systemau sydd wedi esblygu i'n cadw'n fyw ar y Ddaear yn werth dim. Mae’r corff dynol wedi datblygu i ddelio gydag un atmosffer, un lefel o ddisgyrchiant ac un ecolegol fregus. O gamu’r tu allan i’r sefyllfa gyfyng hon, mae’r corff yn dechrau methu.

Ond mae dioddef yn aml yn arwain at ddarganfyddiadau. Mae ymchwil i effeithiau uchder wedi dangos sut mae gwaed yn cadw ocsigen pan fo’r corff ar fin disbyddu. Mae  teithiau i bellafoedd y môr a’r  pegynau yn dangos sut gall bodau dynol oroesi pwysedd aruthrol ac oerfel eithafol. Mae teithiau gofod yn parhau â'r traddodiad hwnnw, gan ailddiffinio ein dealltwriaeth o derfynau bywyd a dangos pa mor bell y gall bioleg blygu heb dorri.

I ddeall y terfynau hyn, mae ffisiolegwyr yn mapio "amlygawd y gofod" - popeth yn y gofod sy'n rhoi straen ar y corff dynol, o ymbelydredd a dibwysedd i anawsterau cysgu ac effeithiau byw mewn ffordd mor ynysig. Mae pob ffactor unigol yn niweidiol ar ei ben ei hun, ond gyda'i gilydd maen nhw’n effeithio ar ei gilydd, a phob ffactor felly’n gwaethygu. Mae hyn oll yn gwthio'r corff i'w derfynau a thrwy hyn yn datgelu sut mae'r corff yn gweithio.

O'r sefyllfa gymhleth hon daw’r hyn y mae gwyddonwyr yn ei alw'n "mewnawd y gofod": y rhwydwaith cyflawn o gysylltiadau ffisiolegol sy'n cadw gofodwyr yn fyw yn yr amgylchedd mwyaf eithafol rydyn ni’n gwybod amdano.

Pan fo esgyrn yn colli mwynau, bydd yr arennau’n ymateb. Pan fydd hylif yn symud tuag at y pen, mae'n newid pwysedd yr ymennydd gan effeithio ar y golwg, a strwythur a swyddogaeth yr ymennydd. Mae celloedd imiwnedd yn ymateb i hormonau straen gaiff eu rhyddhau gan yr ymennydd. Mae pob system yn dylanwadu ar y lleill mewn cylch ymateb biolegol parhaus.

Y corff fel biosffer

Y siwt ofod yw'r symbol mwyaf diriaethol o'r integreiddio hwn. Mae'n biosffer y mae modd ei wisgo: amgylchedd bychan, hunangynhwysol sy'n cadw'r person y tu mewn iddo yn fyw, yn union fel y mae atmosffer y Ddaear yn cadw popeth byw yn fyw. Mae'r siwt yn amddiffyn y corff rhag ffiseg beryglus y gofod, gwactod, ymbelydredd ac eithafion tymheredd.

Y tu mewn i'r gragen haenog o mylar (plastig adlewyrchol sy'n inswleiddio rhag gwres), ceflar (ffibr cryf sy'n amddiffyn rhag traweffeithiau) a dacron (polyester caled sy'n cadw ei siâp a phwysedd), mae gofodwyr yn dibynnu ar gydbwysedd manwl rhwng y pethau hyn. Mae digon o bwysedd y tu mewn i atal eu hylifau corfforol rhag berwi mewn gwactod, ond digon o hyblygrwydd i allu symud a gweithio.

Mae pob dewis o ran ei dyluniad yn adlewyrchu cyfaddawd ffisiolegol. Pan fydd pwysedd yn rhy isel, bydd ymwybyddiaeth yn pylu o fewn eiliadau. Pan fo pwysedd yn rhy uchel, bydd gofodwr yn gaeth i gragen anhyblyg.

Ymbelydredd yw’r perygl mwyaf sy’n wynebu gofodwyr. Mae pelydrau cosmig galaethol, sy'n cynnwys protonau ynni uchel ac ïonau trwm, yn torri trwy gelloedd ac yn torri DNA mewn ffyrdd nad yw bioleg ar y Ddaear erioed wedi'i bwriadu eu hatgyweirio. Gall dod i gysylltiad â'r pelydrau hyn achosi difrod i DNA ac ad-drefnu cromosomau mewn ffordd sy'n cynyddu'r risg o ganser.

Ond mae ymchwil i fiofarcwyr ymbelydredd - signalau moleciwlaidd sy'n dangos sut mae celloedd yn ymateb i amlygiad i ymbelydredd - yn gwella diogelwch gofodwyr, ac mae hefyd yn helpu i drawsnewid triniaeth canser ar y Ddaear. Mae'r un marcwyr biolegol sy'n datgelu difrod ymbelydredd yn y gofod yn cael eu defnyddio i fireinio radiotherapi, gan ganiatáu i feddygon fesur sensitifrwydd meinweoedd, personoli dosau a chyfyngu ar niwed i gelloedd iach.

Mae astudiaethau ar sut mae celloedd yn atgyweirio DNA ar ôl dod i gysylltiad ag ymbelydredd cosmig hefyd yn llywio datblygiad cyffuriau newydd sy'n amddiffyn cleifion yn ystod triniaeth canser.

Mae microddisgyrchiant yn cyflwyno paradocs arall. Yn y gofod, mae gofodwyr yn colli 1-1.5% o'u màs esgyrn bob mis, ac mae'u cyhyrau'n gwanhau er gwaethaf ymarfer corff dyddiol. Ond mae'r amgylchedd eithafol hwn hefyd yn gwneud y gofod yn fodel da ar gyfer deall heneiddio cyflym. Mae astudiaethau ar golli esgyrn ac atroffi cyhyrau mewn microddisgyrchiant yn helpu i ddarganfod llwybrau moleciwlaidd a allai arafu clefydau  dirywiol a breuder ar y ddaear.

Mae gofodwyr yn yr Orsaf Ofod Ryngwladol yn treulio mwy na dwy awr y dydd yn cyflawni "gwrthfesurau": ymarferion gwrthiant dwys a sesiynau mewn siambrau pwysedd negyddol ar waelod y corff, sy'n tynnu gwaed yn ôl tuag at y coesau i helpu gwaed i gylchredeg yn iach.

Maen nhw hefyd yn bwyta diet wedi'i gynllunio'n ofalus i sefydlogi eu metaboledd. Does dim un strategaeth ddigonol, ond gyda'i gilydd maen nhw’n helpu i gadw bioleg gofodwyr mor agos â phosibl at fod yn gytbwys, mewn amgylchedd sy’n gynhenid  ansefydlog.

Ffisioleg ddigidol

Gall synwyryddion bach a gaiff eu cynnwys mewn siwtiau gofod, neu hyd yn oed eu gosod o dan y croen, bellach dracio curiad y galon, gweithgaredd yr ymennydd a newidiadau cemegol yn y gwaed mewn amser real. Mae proffilio aml-omig yn cyfuno gwybodaeth o bob rhan o’r fioleg ddynol (genynnau, proteinau a metaboledd) i adeiladu darlun cyflawn o sut mae'r corff yn ymateb i fod yn y gofod.

Mae'r data hwn yn cael eu bwydo i efeilliaid digidol: fersiynau rhithwir o bob gofodwr, sy'n galluogi gwyddonwyr i efelychu sut bydd eu cyrff yn ymateb i straen fel ymbelydredd neu ficroddisgyrchiant.

Nid dim ond goddef y gofod fydd gofodwr y dyfodol. Byddan nhw’n gweithio gyda'u bioleg eu hunain, yn defnyddio data amser real ac algorithmau rhagfynegol i adnabod risgiau cyn iddyn nhw ddigwydd – ac addasu eu hamgylchedd, eu hymarfer corff neu eu maeth i gadw eu corff mewn cydbwysedd.

Drwy astudio sut mae bodau dynol yn goroesi heb ddisgyrchiant, rydyn ni hefyd yn dysgu sut i fyw'n well gyda disgyrchiant. Mae ffisioleg y gofod eisoes wedi helpu i lunio triniaethau ar gyfer osteoporosis a chlefyd cardiofasgwlaidd, ac mae'n gwella ein dealltwriaeth o golli cyhyrau wrth heneiddio.

Mae ymchwil i syndrom niwro-olygol sy'n gysylltiedig â theithio yn y gofod - cyflwr lle mae newidiadau i hylifau mewn microddisgyrchiant yn achosi pwysedd i gynyddu y tu mewn i'r benglog, gan yn arwain at newidiadau i’r golwg weithiau - yn helpu gwyddonwyr i ddeall pwysedd gwaed uchel mewngreuanol ar y Ddaear.

Mae astudiaethau ar effeithiau byw’n ynysig a gwytnwch mewn gofodwyr wedi datblygu ymchwil i iechyd meddwl ac addasu at straen, gan gynnig mewnwelediadau a fu’n amhrisiadwy yn ystod pandemig COVID-19, pan oedd miliynau yn wynebu cyfyngiadau a gwahanu cymdeithasol tebyg i fywyd ar long ofod.

Yn y pen draw, bydd y blaned Mawrth yn fwy o brawf ar ein bioleg nag ar dechnoleg. Bydd pob tamaid o gyhyr gaiff ei achub, pob synaps gaiff ei ddiogelu, pob cell gaiff ei hatgyweirio yn fuddugoliaeth ffisioleg. Efallai bod y gofod yn effeithio’n andwyol ar y corff dynol, ond mae hefyd yn datgelu gallu rhyfeddol ein corff i ailadeiladu.

 

Mae'r erthygl hon yn ailgyhoeddiad o erthygl yn The Conversation o dan drwydded Creative Commons. Gallwch ddarllen yr erthygl wreiddiol yma. Barn yr awdur(on) yw pob barn a fynegir yn erthyglau The Conversation ac nid ydynt o reidrwydd yn adlewyrchu barn Prifysgol De Cymru.