在太空待一年会更瘦更年轻?

4月13日，观众在青岛一模拟“太空舱”探秘。 新华社发 马克和斯科特·凯利兄弟。图片来源：美国航天局官网

由美国航天局（NASA）主持的一项开拓性双胞胎研究进入最后阶段，研究结果日前发表在美国《科学》杂志上。

这项具有里程碑意义的对比研究，收集并分析了一对同卵同胞胎宇航员分别待在太空和地球一年里的健康状况，研究太空旅行可能对人体产生的影响。研究发现，长时间太空旅行改变了宇航员的身体状况，但这些改变大部分都是暂时的，会在返回地球后恢复。研究还发现，长时间太空旅行可能会改变宇航员的基因表达并构成多种健康风险，但并未改变基因本身。

研究

双胞胎宇航员进行“天地”比对

现年55岁的美国宇航员斯科特·凯利和同卵双胞胎兄弟马克·凯利是美国航天局史上第一对双胞胎宇航员。斯科特毕业于纽约海事学院，马克毕业于美国商船学校。两人随后加入海军，驾驶飞机。

1996年，两兄弟被选中成为美国航天局的宇航员。在宇航员生涯中，马克执行了4次航天飞机任务，斯科特则执行了两次。

斯科特于2015年3月27日~2016年3月1日间生活在国际空间站，这使他成为了太空中待得最久的美国人。正如斯科特所言，太空生活不容易：辐射、失重、限制性饮食、严格的睡眠安排、与世隔绝……都会对身体产生重大影响。

与此同时，在这340天里，斯科特的同卵双胞胎兄弟、退役宇航员马克则在地球上生活。美国韦尔·康奈尔医学院、约翰斯·霍普金斯大学和德国波恩大学等多个机构的80多名科研人员带领10个研究小组对他们开展了对比研究，从血液、动脉、基因、眼球、骨骼、肠道菌群等各方面，“测量了能测量的所有数据”，收集并分析了执行宇航任务前后共计25个月中二人的健康状况。

这对美国航天局来说也是第一次。据悉，美国航天局此前从未对宇航员进行过现代生物分析，更别提同时对一名宇航员以及另一名同卵双胞胎参照者进行比对分析了。

双胞胎宇航员研究的结果揭示了一些有趣的、不可思议的、积极的数据，证明人类个体如何适应极端的太空环境。研究者之一、韦尔·康奈尔医学院生理学和生物物理学助理教授克里斯托弗·马森表示：“斯科特堪称我们见过的显示人类适应性和可塑性的最佳例子之一。”

对比

从体重到基因表达都变了

在太空生活一年意味着什么？

得州大学健康科学中心心血管内科教授迈克尔·邦格认为，在国际空间站生活1年，“意味着在罐子里生活1年，意味着一直呼吸再循环空气，意味着每天见到的都是那几个人，意味着吃来吃去的都是那些预包装食物——完全不可能出去吃个中餐”。

不仅如此，从这对双胞胎宇航员的身体数据分析看来，在天上、地上分别生活的两人，从体重到基因表达都变了。

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基因表达变化巨大

斯科特一到空间站，就有1400多个基因表现异常，表明长期太空飞行会增加对身体的压力，这也是身体应激的证据。

血液里的两种免疫细胞调查显示，调控基因表达的DNA甲基化的最大差异发生在宇航任务进行到第9个月时，当时斯科特的DNA甲基化率为79%，而在地面上的马克DNA甲基化率为83%。二人DNA甲基化的位置也有所不同，斯科特的变化发生在与免疫反应有关的基因附近，并且有关炎症反应的生化标记物也相应升高了。

调查还发现，在国际空间站的后6个月，斯科特与马克的基因表达差异是前6个月的6倍。斯科特出现了颈动脉硬化、肠道菌群改变、认知能力下降、衰老和视网膜变厚等症状。这对长期太空旅行来说，不是个好消息，因为这可能意味着，斯科特在太空越久，他的身体变化越大。

“基因表达发生了巨大变化。”韦尔·康奈尔医学院助理教授马森说，“虽然斯科特回到地球后，许多变化都恢复了，但仍有一些变化，包括认知缺陷、DNA损伤和T细胞激活的一些变化被保留下来。我们还不知道这些变化是好还是坏。这可能只是身体作出的反应，但基因是不安的，所以我们想知道为什么，并跟踪看看能持续多久。”

研究显示，这些变化并非在斯科特返回地球后立即停止。但太空任务结束6个月后，斯科特超过91%的基因表达恢复了基准水平，但仍有7%的基因表达存在变化。研究人员目前无法解释其原因。马森说，“这也可能是好事”。

据了解，基因表达会影响基因如何读取或表达，但不影响用于遗传的基因代码本身。基因表达的变化与DNA修复系统和免疫系统有关。

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体重减轻，叶酸升高

国际空间站的营养摄入和持续锻炼导致斯科特体重减轻了约7％，与此同时，在地球的马克则胖了。

他的血液和尿液样本显示，他的叶酸在飞上太空前较低，在太空中升高，这可能是由于太空食物系统提供了更好的食物选择。

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端粒变长，风险增加

该研究中最引人注目的发现之一，是斯科特的端粒在太空飞行及着陆地球后发生了变化。

在染色体末端有个染色体的“保镖”——端粒。端粒保护着染色体，就像是塑料把手保护着跳绳。端粒的长度往往随着年龄的增长而缩短；而生活方式、压力和环境暴露也可能产生影响。

因此，研究人员原本以为，在太空环境下，斯科特的端粒会缩短。但有趣的是，斯科特的端粒在太空中变长了一点。更怪异的是，在返回地球后，斯科特的端粒迅速缩短，9个月后，甚至比他前往空间站之前的长度还短，且短端粒的数量变多。

研究人员说，这可能会对他的细胞健康产生负面影响。

研究人员、科罗拉多州立大学教授辐射癌症生物学教授苏珊·贝利表示，与短端粒相伴而来的是衰老加速、心血管疾病和某些癌症的风险增加。

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DNA损伤加重

斯科特在国际空间站的340天里遭受了大约146毫西弗的太空辐射，相当于做了10~15次腹部CT扫描。

对此，贝利的团队分析了斯科特的DNA是否因辐射而受到损伤。他们发现，在飞上空间站前，斯科特和马克的DNA损伤水平相近。但斯科特在太空飞行时，DNA损伤开始加重，并在他返回地球的数月里仍然上升。

贝利解释，这也可能导致斯科特基因组不稳定的风险增加，而基因组不稳定和癌症相关。

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疫苗在太空也有用

斯科特接种了三次流感疫苗，每次间隔一年；第一次在地球上接种，第二次在太空中（也是宇航员第一次在太空中接种疫苗），第三次回到地球上。这项研究发现流感疫苗在太空中也是有用的，斯科特的身体对疫苗有适当的反应。这是一个重要发现，它让NASA对疫苗在长期太空任务中的存在更有信心。

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视网膜增厚，或致视力问题

国际空间站的微重力导致了体液变化，这可能影响宇航员眼球的形状，改变宇航员的视力，大约有40%的宇航员出现名为太空飞行相关神经视觉综合征的健康问题。研究发现，斯科特眼睛后面的血液供应增加，部分视网膜增厚，这可能导致视力问题。

研究人员发现，在太空的斯科特体内的蛋白质AQP2的指数要比在地球上的马克要高。AQP2调节体内水重吸收状况，是水合或脱水状态的有效指标。

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颈动脉壁增厚

通过采集血液、尿液以及进行颈动脉超声检查，研究人员发现斯科特在太空中出现了炎症及颈动脉壁增厚，这可能是未来心血管疾病或中风的征兆，而马克则没有出现这些变化。研究结果有助于研究人员更好地了解长时间太空飞行对心血管系统的影响。

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肠道菌群变化

高度多样化的微生物组（肠道中的细菌）通常与健康有关。斯科特的肠道菌群在太空中与升空前有很大的不同。这可能是由于他在国际空间站中摄取的食物多数是冷空干燥或热稳定的预包装食物。返回地球后，斯科特的肠道菌群恢复到了先前的状态。

这项研究中的发现可能帮助研究人员更好地了解如何改善整体健康状况，例如调整宇航员的饮食以帮助有益菌茁壮成长。

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认知能力没变

斯科特的认知能力（如心理警觉、空间定位、情绪识别）在空间站时基本没变。这很重要，因为它表明宇航员可以在太空长时间保持高水平的认知能力。

但是，在返回地球的半年时间里，斯科特的认知速度和准确度明显下降。这可能是由于地球引力的调整以及斯科特完成任务后繁忙的日程。

意义

为更长时间的火星任务做铺垫

美国政府计划在2024年再一次登月，2033年前往火星，所以这一实验意义重大。斯科特为期一年的任务，是为更长时间的任务作如火星任务做铺垫。

美国航天局说，斯科特的大多数生化指标和健康指标维持稳定或恢复正常，且这些变化“可能在人体应激反应的范围之内”。这表明为期一年的太空飞行后，人类可以基本保持健康。但实验并未能对“人类是否适合太空旅行”得出结论。

美国航天局承认，如计划开展长达3年的火星旅行，有必要采取应对措施，避免长期太空飞行对宇航员造成损害。

约翰斯·霍普金斯大学医学教授安德鲁·范伯格说，研究对象只有两个人，还不足以断定这些变化的原因就是太空飞行造成的，未来还需要开展更多研究。

专家们同时认为，这些发现有助于证明人体是如何适应极端的太空环境，并帮助研究者更好地了解环境压力如何影响不同基因表达，从而更好地了解太空中的生理过程。

据新华社、《信息时报》

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