长期在太空生活对人到底有多大影响?NASA 的一对双胞胎宇航员给出了答案

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04-15 10:17

如果我们住在太空,我们的身体会发生怎样的变化呢?会长高吗?会变轻吗?视力会变好吗?细胞又会有怎样的变化呢?

为了搞清楚这一点,美国国家航空航天局(NASA)在一对双胞胎兄弟做了相应的研究。两兄弟一个在太空完成了近一年的任务,另一个则在地球上度过了这段时间。

在 2015 年至 2016 年间在国际空间站待了 340 天(大部分宇航员太空工作时间为 5 到 6 个月) 的 Scott Kelly 在身体和基因上都有了许多变化,而他回到地球的孪生兄弟 Mark Kelly 则一切如常。

此次研究的首席研究员 Chris Mason 在一份声明中说:「我们通过观察太空中的基因表达看到了一些令人兴奋的事。一旦人进入太空,人的身体真的会发生很多变化。」

▲ 右为 Scott Kelly

Chris Mason 表示,通过这项研究,看到了成千上万的基因改变了它们的启动和关闭方式。「一旦宇航员进入太空,这种情况就会发生,其中一些活动在返回地球后会暂时持续。」

在太空待了 340 天的 Scott Kelly 身体发生了很多变化,颈动脉和视网膜增厚、体重减轻、肠道微生物变化、认知能力下降、DNA 受损、基因表达改变以及染色体端粒延长。总的来说,Scott Kelly 改变的不是一点点。

端粒变长

此次研究中,最令人兴奋的就是人体端粒在太空中会变长的发现了。在这次研究中,NASA 首次从宇航员身上测量端粒长度,惊奇地发现在太空中的 Scott Kelly 端粒变长了。

端粒是染色体末端的保护帽,随着人类年龄的增长,端粒会变短。

Scott Kelly 的端粒变长震惊了 NASA 人类研究项目的科学家。即使尚不清楚 Scott Kelly 为什么在太空中端粒会变长,但科学家们也会继续研究,找出原因。目前,已有科学家在研究延长端粒长度的方法,以此逆转衰老或战胜癌症。

不过端粒的改变并非是永久性的。等到 Scott Kelly 返回地球两天后,他伸长的端粒便开始缩小,缩小的端粒甚至比开始完成这项任务前还要短。

端粒缩短与衰老和疾病有关。当伸长的端粒缩短或消失,这对与宇航员的细胞健康可能有一些负面影响。

认知能力下降

Scott Kelly 的认知能力在进入太空一年后也有所下降。不过对比了在太空生活 6 个月和 12 个月的宇航员,科学家也发现他们的认知能力无明显差异。

也就是说,在太空中认知能力的下降,可能与在太空中待的时间长短无关。

骨密度下降

研究员 Scott Smith 的研究则发现,在 Scott Kelly 执行任务的后半段,其骨密度有所下降。当宇航员回到地球后,他体内的炎症生化指标也有所增加。

基因表达改变

而 Scott Kelly 身上的另一重要发现可能与我们所说的「太空基因」有关。着陆后,Scott Kelly 93% 的基因恢复了正常。而剩下的 7% 可能发生了长期变化,免疫系统、DNA 修复、高碳酸血症相关的基因都发生了不可逆的变化。

与免疫系统和 DNA 修复相关的小部分基因未能恢复正常,也表明了长期生活在太空存在对人类基因的潜在持续损害。

▲ 左为 Scott Kelly

研究人员确定了基因变化的五个可能方向,这其中包括了太空的辐射和失重的环境。

Scott Kelly 居住的空间站的轨道位于范艾伦辐射带 (Van Allen radiation belt) 之下。针对此发现,NASA 人类研究项目的副首席科学家 Steven Platts 认为「火星上的辐射比我们预期的要低得多。」

颈动脉和视网膜增厚,体重变轻

在太空中,宇航员 Scott Kelly 的颈动脉和视网膜变厚,肠道微生物和体重也都发生了改变。肠道发生变化可能是因为饮食和环境的不同,视网膜变厚则会让宇航员的视力受到影响,不过这些改变在太空中都是很常见的。

▲ 右为 Scott Kelly

有一些确认会改变的表征,也有一些确定不受影响的系统。

在这项研究中,NASA 就发现了人类的免疫系统在太空不会受到影响。

研究员 Emmanuel Mignot 观察了宇航员双胞胎注射流感疫苗前后的身体变化。接种疫苗后,这对双胞胎的 T 细胞受体水平都有所提高,这是正常的免疫反应。换句话说,Scott Kelly 的免疫系统在太空中运行良好,在太空中接种流感疫苗的效果与在地球接种一样。

作为这一项研究的观察对象,Scott Kelly 在接受媒体采访时表示:「这次的返航比在太空中适应太空环境要糟得多。我很长一段时间都感到疲惫和劳累,我觉得自己好像得了流感。」

科学家认为,这项研究揭示了人体如何适应太空并从太空飞行的后遗症中恢复过来。这项研究还可以帮助我们了解人体对其他压力源的反应。正如 NASA 人类研究项目首席科学家 Jenn Fogarty 所说,「对于双胞胎的研究证明了一个人的身体是如何灵活并坚强地适应了太空环境。」

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