用雙胞胎，NASA做了一次人體試驗

Carl Zimmer

斯科特·凱利在國際空間站里生活了340天。其間，他圍繞著地球，轉了一圈又一圈，同時事無巨細地記錄下關于自己的一切——刻畫眼睛的形狀，從胳膊上抽血，儲存尿液，玩電腦游戲以測試記憶力和反應速度。

在240英里（約386公里）之外的地球上，馬克·凱利也在做著同樣的測試。這位前宇航員，還有重要的一重身份，斯科特的雙胞胎兄弟。

通過兩人的數據對比，美國國家航空航天局（NASA）試圖了解太空環境對人體機能的影響——精確到分子水平。

近日，NASA的研究人員終于在報告中公布了實驗結果：那場環繞地球的旅行給凱利的身體造成了大量變化。比如，部分細胞的DNA發生了變異;再比如，某種意義上說，他“返老還童”了。

斯科特回到地球后沒多久，他身體的大部分變化逐漸消失了。不過，剩下的——包括基因突變和認知測試成績的下降，卻也讓科學家們憂心不已。

“雙胞胎實驗”

“雙胞胎實驗”的創意最早是斯科特自己提出來的。2012年，他被NASA選中，和俄羅斯宇航員米哈伊爾·科爾尼延科搭檔，去國際空間站執行一項為期一年的任務。任務宣布之前，斯科特詢問NASA官員，是否有意將他和他的雙胞胎兄弟進行對照比較。

“我們有基因上一模一樣的兩個人。”他說，“這會是個十分有趣的實驗。”

就這樣，2015年，“雙胞胎實驗”啟動。

以雙胞胎作為實驗對象的好處顯而易見：只要比較兄弟二人的身體數據，斯科特在太空中經歷的生理變化就一目了然了。正如科羅拉多州立大學的腫瘤生物學家、實驗合作者蘇珊·貝莉博士所說，“他們是同卵雙胞胎，這在很大程度上縮小了實驗的變量。”

換句話說，斯科特身上出現的全部變化，都可以認為是由太空之旅引起的。

共有10個團隊參與了“雙胞胎實驗”的設計，研究人員們期待著從中獲取大量數據。但對于斯科特而言，這次太空旅行倒是與先前的歷次任務沒什么區別——比如，在失重環境中抽血就是一直以來的例行工作。“抽血的時候，血液濺出去好幾次。”他描述道，“不過你能把那些小血滴抓回來。”

科學家們最終發現，在很多方面，斯科特的變化與其他在國際空間站中工作半年的宇航員相仿：生物層面上的變化速度逐漸變慢，這說明，人體或許能在太空環境中達到新的平衡狀態。

不過，也有一些令人驚訝的改變，在斯科特的身體上出現了。

貝莉博士就發現，斯科特DNA上的端粒變長了——那是位于染色體末端的“保護帽”，主要作用是確保染色體的完整性。而通常情況下，隨著年齡的增長，端粒會不斷縮短。可斯科特的端粒偏偏反其道而行之，平均長度不僅沒有減少，反而有所增加，仿佛，他的細胞正在變得越來越年輕。

定期鍛煉和健康飲食或許是原因之一。但貝莉博士提出了另一個角度的解釋：太空環境可能喚醒了斯科特體內一部分沉睡的干細胞。換言之，并不是已有的細胞端粒變長，而是他的身體制造出了一批擁有更長端粒的新細胞。

被激活的基因

太空之旅似乎還改變了斯科特的基因——在他體內，成千上萬的基因活躍度大增，且在太空中停留的時間越長，被激活的基因數量就越多。相比之下，在地球上，馬克的那些基因則仍保持著安靜的狀態。

這種情況的出現其實情有可原：國際空間站的輻射水平高于地球表面，而部分被激活基因的主要職責，就是幫助修復受損的DNA。據康奈爾大學的遺傳學家克里斯托弗·梅森估計，在這一年的實驗過程中，斯科特承受的輻射量是地球上平均值的48倍，他的細胞自然也就一直忙于修復輻射造成的損傷。

但另一些基因被激活的原因，可就沒有如此顯然了。這些基因在免疫系統中發揮重要作用。或許是空間站的生活壓力導致宇航員的免疫系統出現變化，但近期的研究表明，宇航員體內潛伏的病毒也同時被太空喚醒;又或者，這只是免疫系統在面對陌生的太空環境時無所適從而已。

“這是好事還是壞事？想要知道確切的結果，我們還得在更多宇航員身上開展研究。”梅森博士如此評價。

斯科特是在2016年3月1日返回地球的。落地后，他的身體狀態緊張，免疫系統也處于高速運轉的狀態。不過，雖然部分健康數據有些波動，但大部分身體指標很快就回復到執行任務前的水平，比如腸道內的部分細菌數量——在太空中，那些細菌繁殖非常迅速，但回到地球后又回復到正常水平。

變長的端粒也消失了，在斯科特返回地球的48小時之內。貝莉博士及其同僚們還發現，斯科特體內很多細胞的端粒，甚至還短于去往太空前的水平。

“有人問我，去太空能讓人永葆青春嗎？”貝莉博士說，“我覺得不會。即使太空有這樣的魔力，你也得一直待在那兒，永遠不能回到地球。”

“在流沙中掙扎”

也有一些生理指標沒有回到任務之前的水平。回到地球6個月后，斯科特體內仍有8.7%的基因表現怪異。研究人員還發現，斯科特似乎變“笨”了——認知測試的分數降低，反應速度變慢，反應精準度也有所下降。

究其原因，可能是斯科特的身體發生了生物層面的變化。但賓夕法尼亞大學的認知科學家馬賽厄斯·巴斯納博士指出，也不排除心理因素的影響——斯科特的專注力或許在無意之中下降了，因為“在著陸的那個瞬間，他基本宣告退休，可能不再有動力時刻保持良好狀態”。況且，他還不得不處理大量繁雜事務，比如接受電視采訪和發表演講。

在回憶錄《忍耐》（Endurance）中，斯科特描述了他回到地球后面臨的疼痛、睡眠問題和其他困難。他說，某天晚上，他感覺自己好像“在流沙中掙扎”。

有一次接受采訪時，斯科特說他懷疑自己遭受的種種困難正是認知成績下降的根源。“你很難在感覺不舒服的時候集中精力。”

馬克·凱利在接受抽血檢查

而他的雙胞胎兄弟斯科特·凱利則在國際空間站里做著同樣的事（東方IC 圖）

?2016年3月2日，哈薩克斯坦Zhezkazgan，美國宇航員斯科特·凱利成功返回地球（東方IC 圖）

斯科特身上的另一個變化也引起了科學家的注意：回到地球后，許多在太空中出現的基因突變仍然存在。“它們是在飛行過程中冒出來的，任務結束后，它們始終沒有消失。”梅森博士介紹。

有時候，輻射還會激發一種基因突變，使得細胞在分裂時更易發生突變。最終，這些細胞可能會以不受控制的方式生長，而癌癥，或許正是這條瘋狂道路的終點。

英國維康桑格研究院的腫瘤生物學家皮特·坎貝爾沒有參與這場“雙胞胎實驗”。在他看來，科學家們目前還無法預測，那些由太空造成的基因突變對斯科特的身體意味著什么。“很難確定具體影響，但我認為，這個規模的基因突變可能會導致癌癥風險在一定程度上的提高。”

認知水平下降和DNA突變，這兩個難以消除的變化讓許多專家憂心忡忡。他們擔心，火星之旅將更為危險重重——火星任務可能長達一年，而據梅森博士估計，宇航員所需承受的輻射將是斯科特的8倍。

或許正如凱克里普斯研究中心的托普爾博士所言，斯科特的太空經歷是一個殘酷的啟示。“讀完這份基于各種客觀數據的論文，我得出一個結論：究竟為什么還有人想要去火星或者太空？這一切太嚇人了。”

相比之下，得克薩斯州西南醫學中心的細胞生物學家杰瑞·謝伊則頗為樂觀。如今，他和同事正在研發藥物，希望能刺激細胞，主動修復受輻射損傷的DNA。他相信人們能找到保護宇航員的方法，“我覺得所有問題都有其解決之道”。

與此同時，NASA亦開始篩查實驗結果，為制定下一輪前往國際空間站的任務而做準備。“下一次任務不會重復‘雙胞胎實驗。”NASA人類研究項目首席科學家詹妮弗·弗格蒂說，“我們將從中吸取經驗，提點更聰明的問題。我們還會收集很多讓人著迷的數據，只不過它們意味著什么，我們暫時還搞不清楚。”

至于貝莉博士，則打算繼續研究斯科特忽長忽短的端粒。若能解開這個謎題，沒準能解開人類的衰老及各種老年病之謎。

“若我們能明白端粒變化的原因和機制，那將既是宇航員的福音，也是地球上普羅大眾的福祉。”