NASA的雙胞胎宇航員研究：太空飛行改變了人類體質，但只是暫時的_風聞

上圖（來自NASA）左邊是已經退役的宇航員馬克·凱利，右邊是他的同卵雙胞胎兄弟，現役宇航員斯科特·凱利。

由於這對雙胞胎具有基本相似的遺傳基因，他們成為NASA雙胞胎宇航員研究的對象，當斯科特執行太空任務時，馬克在地球上照常生活。研究人員跟蹤兩兄弟在不同環境中的生理變化，以對比觀察產生了哪些差異。

這次研究的重點是從各個方面觀察長期太空飛行如何影響人類體質，比如遺傳基因、心血管健康以及免疫系統反應等等。

研究過程採集了大量數據，從斯科特結束飛行前六個月開始，到在他返回後九個月期間，連續收集了來自這對雙胞胎的許多生理樣本。在空間站期間，斯科特負責收集自己的樣本，包括血液、尿液和糞便。

當2016年科特凱利結束了在空間站一年的工作並返回地球時，他的同卵雙胞胎兄弟馬克一定非常惱火，因為斯科特比他離開時“長高了”兩英寸，但這不是斯科特唯一的變化。

研究者利用這個獨特的機會，觀察並研究了長期停留在太空中的人類會受到哪些影響。他們的研究結果發表在本週的《科學》雜誌上：《太空飛行對人類的危害》。

航天活動絕對會人體產生一些影響，但絕大部分在返回地球的幾個月後便會消失。

研究人員特別注意到：微重力環境可能破壞DNA；影響數千個基因的表達方式；增加端粒的長度（端粒長度反映細胞複製史及複製潛能）；增厚動脈血管管壁；改變腸道菌羣並增加發生炎症的可能等等。

研究結果中最引人注目的部分就是觀察基因表達如何在太空任務期間發生變化。研究者通過全基因組測序來識別這對雙胞胎的DNA和RNA發生的變化。雖然已經預計兩位凱利都會在研究期間中發生一些表觀遺傳變化，但仍有大量的改變讓研究者感到意外。

他們發現，隨着斯科特進入太空，他的身體激活了許多之前處於休眠狀態的基因，基因表達發生了巨大變化，其中一些改變在返回地球后，短時間內還在持續。

當斯科特進入太空後不久，就激活了許多以前處於休眠狀態的基因，開啓了與端粒生長、膠原蛋白合成、免疫系統反應和DNA修復相關的基因。尤其在太空任務的後六個月，發生的變化比任務前半部分多了六倍。

然而這些改變在斯科特返回地面後的六個月內，超過90％又發生了逆轉。

同時，在地球上正常生活的馬克也發生了大量的表觀遺傳變化。通過對比得出的結論是，斯科特身上發生的變化及波動都在預期範圍內，並不能被認為是病態的。

這項雙胞胎研究的另一個重點集中在太空飛行如何改變端粒的長度。研究者監測並對比了斯科特在進入空間站之前、期間以及之後兩兄弟端粒的長度。端粒是染色體末端的保護帽，它關係到隨年齡增長對DNA鏈降解的影響，也被作為衰老及與衰老有關的某些健康風險如心血管疾病或癌症的生物標記。

研究者本來認為，在空間站這種特殊環境以及宇宙射線和微重力的影響下，會加速端粒的損失。但出乎意料的是，斯科特的端粒長度並沒有縮小，相反，在空間站期間，端粒的長度顯著增加。然而在斯科特返回地球后的兩天內，端粒再次大幅縮短，並且跟出發前相比，太空飛行很可能對他的端粒產生了長期的負面影響。與此同時，他兄弟的端粒在整個研究過程中沒有變化。研究者已經計劃進行進一步的端粒研究，以確定這種長期影響確實是由太空飛行這個特定因素導致的。

基因表達的變化和延長的端粒不是雙胞胎研究中觀察到的唯一變化，NASA心血管和視覺實驗室還研究了太空飛行如何影響動脈血管。通過超聲波成像，以及血液分析和尿液樣本中的生物標記物，他們發現斯科特的頸動脈壁在太空中變得更厚。同時馬克的頸動脈壁沒有變化。較厚的頸動脈壁與心血管疾病及中風的十年風險增加有關。

在太空時期，斯科特的腸道微生物羣也發生了“翻天覆地”的變化，但一旦回到地球，就恢復到原來的組成，這種變化可能是由空間站的低温、乾燥以及牙膏式包裝食物的成分造成的。這對於改善宇航員的定製飲食，以幫助減少有害細菌，同時讓有益菌健康成長具有意義。

另一項研究通過監測兩兄弟血液中的脂肪和蛋白質，追蹤太空飛行如何影響人體器官中炎症的發生。研究發現，處於微重力環境的斯科特比他的兄弟更容易發炎。不過斯科特增加的炎症反應很可能是由特殊工作及生活環境產生的壓力造成的正常反應。

為了測試宇航員的免疫反應，在三個不同的時期給斯科特接種流感疫苗：出發前在地面上、地球軌道空間站裏以及返回地面時。每一次斯科特的身體都會產生正常的反應。這個結果對於今後登月計劃或其他長期任務的宇航員可能會發生的傳染病問題是一個好消息。

研究者還在不同時段，對兩人進行了多次警覺性、情緒反應、思維及判斷力等心智能力的測試。兩人在任務前及執行期間都保持了高水平的表現，但也發現斯科特在返回地球后的表現略有下降。研究人員認為這種表現可能只是由於繁忙的時間安排和重新適應地球引力造成的。

這次NASA開展的雙胞胎宇航員研究並不是一次完美的研究，研究樣本只有一對雙胞胎，並沒有通過觀察其他宇航員來證實這些研究結果。未來五年內美國將試圖重返月球，更遠的未來還計劃進行時間更長、距離更遠的行星登陸計劃。類似的研究將為執行這些長期太空任務的宇航員提供更多生命保障。