太空讓身體變“壞”了

葛葉

一對孿生兄弟，兩人皆是25歲，哥哥被選為宇航員，以光速在太空中航行，70年后回到地球，此時弟弟幾歲？哥哥幾歲？這道題也許你并不陌生，這是一道物理題，旨在幫助理解狹義相對論。

美國宇航局做了一個類似的研究，雖然沒有光速飛行，也沒有那么長的時間跨度，但同樣是研究雙生子在太空與地球上生活后的差異。一對同卵雙胞胎宇航員，斯科特·凱利和馬克·凱利，就是他們本次研究的對象。斯科特·凱利于2016年3月被送到國際空間站，而馬克·凱利則留在地球上。斯科特在國際空間站待了約一年后回到地球，與馬克一起接受對比研究。這個為期將近兩年的研究終于了解了人體長時間在太空中會發生怎樣的變化。

太空飛行，基因突變

通常認為，太空航行會引起人的基因突變，美國宇航局的這次雙胞胎實驗也證實了這一點。與留在地球上的馬克相比，斯科特經歷了幾百次的基因突變。

雖說基因突變是可以預料的，但如此多次的突變還是令人震驚的。科研人員解釋，這是因為太空中的壓力使細胞釋放出游離的DNA和RNA到血液中，這些游離的DNA和RNA會使體內產生新的脂肪和蛋白質，還能激活或抑制某種基因的表達。盡管93%的基因突變在回到地球后恢復了正常，但仍有一些依舊保持突變狀態。

科研人員認為，在太空中引起基因突變的誘因中，有幾點是值得關注的，分別是缺氧、線粒體增加、端粒延長、DNA修復和DNA損傷、膠原蛋白減少、血液凝結、過度活躍的免疫系統等等。除此之外，在太空中基因的表達也改變了。斯科特體內一種有助于調節端粒生長的基因和一種與膠原蛋白產生的基因附近都發生了甲基化。

太空中的生理變化

端粒位于真核生物染色體的末端，它控制細胞的分裂周期。除了某些細胞，如精原母細胞、癌細胞中，因為含有端粒酶，端粒能夠復制，而在其他細胞中，端粒是無法復制的，因此在細胞一次次分裂，端粒會越來越短，一旦端粒耗盡，細胞將會凋亡。所以端粒與細胞老化有明顯的關系。

在研究凱利兄弟的過程中，研究人員發現在太空中，斯科特的端粒會顯著增長，而留在地球上的馬克卻沒有這樣的變化。端粒較長則不容易患上與衰老有關的疾病。但是，斯科特的這種端粒變長現象沒有維持多久，在回到地球48小時后，他的端粒迅速縮短恢復到了上太空前的長度。研究人員認為，這種短暫性的端粒延長可能與他在太空中的鍛煉和嚴格控制的低卡路里飲食有關。

美國斯坦福大學進行了另一項研究，研究人員發現，在微重力環境下的斯科特比在地球上的馬克更容易產生炎癥。在太空時，斯科特體內的脂質代謝失衡，細胞因子增多，脂質和細胞因子都是炎癥的重要指標，這兩者的變化都說明了斯科特特內炎癥增多。

此外，斯科特體內的一些用于激活胰島素的蛋白質也增加了。炎癥會引起胰島素抵抗，胰島素抵抗是指脂肪細胞、肌肉細胞和肝細胞對胰島素反應不足的情況，它們需要高濃度的胰島素才會對胰島素產生反應。所以，用于激活胰島素的蛋白質增加從側面反映出了斯科特體內炎癥的增加。

雖然太空飛行，會使人體炎癥增加，但在太空中，流感疫苗一樣有用。

為了研究太空對人體免疫系統的影響，美國斯坦福大學的研究人員在飛行前和返回地球后，給斯科特和馬克注射了同樣的流感疫苗。在這次試驗中，無論是起飛前還是回來后，在接種疫苗后，這對雙胞胎的免疫細胞對流感的反應都相似。所以不用擔心太空旅行后流感疫苗不管用了。

微生物群落改變

雖然肉眼看不到，但我們每個人體內都居住著龐大的微生物群，被稱為微生物群落。這些小家伙雖不起眼，但在人體的健康中卻扮演著極其重要的角色。研究人員研究了這對雙胞胎在整個任務過程中的微生物群落變化情況。

他們發現，兄弟兩人的微生物群落在各個階段都是不相同的。但這并不稀奇，因為微生物對環境差異非常敏感，每個人的微生物群落差異很大。然而，斯科特本人在飛行前的微生物群落與在太空時有所不同，他體內的擬桿菌屬顯著減少，但這樣的變化在斯科特返回地球后就恢復了正常。

盡管在太空和地球上，斯科特體內的微生物群落確實發生了變化，但當地球上人們大幅度改變飲食習慣或換新環境時，微生物群落也同樣會發生變化。所以太空航行，微生物群落的改變似乎不需要太過擔憂。

太空旅行后，變糊涂

美國賓夕法尼亞大學的一項研究監測的是兄弟二人的認知能力。自斯科特離開地球前、航行過程中、返回地球后，兄弟倆多次接受了10種不同的認知能力測試，用以研究微重力環境對人的認知能力的影響。

以斯科特航行前的測試為標準，研究人員發現在近一年的太空旅程中，斯科特的認知能力并沒有什么變化，似乎微重力對他的認知能力沒有任何影響。然而，當他回到地球上再接受測試時，斯科特的答題速度不如從前，正確率也下降許多，變得迷糊許多。研究人員認為，回到地球后，重新適應地球重力確實導致了斯科特的認知能力下降，但這一點還需要進一步的研究。當然這樣的結果也不排除斯科特是因為繁忙的返航任務而疲憊所導致的。

雖然太空旅行中人體會有一些變化，但阻止不了人類探索太空的熱情。總有一天，越來越多的人會有機會離開地球，飛向太空。