340天！一个在地球 一个在太空 身体会有什么不一样？

4月11日，美国国家航天航空局（NASA）双胞胎研究计划宣布，宇航员斯科特·凯利（Scott Kelly）在国际空间站生存了340天后，从体重到基因都发生了变化。

与在地球上生活的双胞胎兄弟马克（Mark）相比，斯科特的身体变化在返回地球后大部分都已恢复正常。这表明人类可以在太空中“健康”生存1年。

这项研究包括10个团队，由8个州12所大学的84名科学家组成，该研究结果于4月11日发表在《科学》（Science）杂志上。

研究数据包括兄弟俩的认知能力、生理变化和27个月的血液、血浆、尿液、粪便等检验结果。

负责协调该项研究的副主席史蒂文·普拉特斯（Steven Platts）说，该研究结果证实了“人类的身体具有很大的弹性和韧性”。

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双胞胎计划——太空人类基因组学的黎明

斯科特与马克都是宇航员，他们相同的基因为研究人员提供了完美的对比样本。

该研究中，宇航员的分子、生理和行为变化被划分为低、中、高3个风险组。斯科特的体重和微生物群变化属于低风险组，胶原蛋白和血液的变化属于中风险组，而基因组的不稳定性则被划分为潜在的高风险组。

太空中的零重力使宇航员必须应对许多风险，比如高压的环境、噪音、隔离、昼夜节律的打乱、辐射暴露以及漂浮时发生的液体逆流等，这些也是科学家一直致力于解决的主要威胁。

普拉特斯说:“当我们进入太空后，会经历微重力，并以每小时17500英里的速度飞行。我们的身体会逐渐适应，并继续发挥功能。总体来说，人体的功能是非常好的。” 然而，这项研究也存在一些局限性，因为它只研究了斯科特和马克，其研究结果并没有在其他宇航员身上得到验证。而且斯科特在空间站的地磁场保护罩内，并没有受到深空的辐射伤害。但是研究人员依然认为，该项研究结果并非偶然，他们相信这会是“太空人类基因组学的黎明”。 “双胞胎研究计划是人类太空飞行中用于了解表观遗传学和基因表达的重要一步。” NASA首席健康医学官波尔克（J.D. Polk）说，“它揭示了个体化药物的需求，以及在进行深空探测时保持宇航员健康的重要性。目前NASA正在计划进行月球和火星的太空任务。”

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宇航员在太空中发生了哪些变化

在太空生存的这段时间内，斯科特出现了颈动脉和视网膜增厚、认知能力下降、DNA损伤等问题，基因表达、肠道微生物以及染色体末端端粒的结构也都发生了变化，但研究显示，他的DNA并没有发生变异。 基因表达的变化与DNA修复系统及免疫系统有关。在斯科特到达太空时，就有1000多个基因发生了变化。有些变化是意料之中的，比如与骨骼生成有关的变化或DNA修复。宇航员在太空中会出现骨质疏松，DNA也会受到辐射损害，但是线粒体和免疫系统基因的改变，可以产生能量，保护身体。这也正是机体在太空中的压力适应性，说明斯科特的免疫系统对环境变化时刻保持着高度的警惕。 研究者之一，威尔康奈尔医学院生理学和生物物理学副教授克里斯托弗·梅森（Christopher Mason）说：“斯科特的基因表达发生了巨大的变化，虽然他回到地球后很多变化都已经恢复，但是认知能力的下降、DNA损伤和一些T细胞活化的变化，我们不知道是好是坏。这可能只是身体的应激反应，但是由于基因受到了干扰，我们还是想搞清楚背后的原因以及后续的影响。” 据研究人员观察，斯科特和马克的表观基因组差异不到5%。表观基因组是一种化合物，相当于基因的开关。表观变化是对基因活动的调整，并不会改变遗传密码。对斯科特来说，这些变化与他的免疫反应和炎症相关。 让研究人员意外的是，斯科特的端粒长度在太空中是增加的。端粒长度的变化与衰老或疾病有关，且随着年龄的增长而缩短，它就像健康的生物标记物一样，这也提示了端粒长度的改变可能是航天飞行的长期风险。 回到地球后，斯科特的染色体端粒长度很快就缩短了，甚至比去空间站之前还要短。端粒缩短又与衰老加速、心血管疾病和某些癌症的高风险有关，可能会影响他的健康。

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除此之外，因为零重力的头端液体转移，斯科特的眼球也变形了。他的视网膜神经扭曲，脉络膜层出现褶皱，这些都会影响他的视觉清晰度。这种现象也被称为太空相关性视神经综合征，简称SANS。液体转移也导致他的颈静脉扩张、颈动脉壁增厚、心输出量增加、前额皮肤增厚、胶原蛋白水平改变，这些都与心血管危险因素有关。在太空旅行开始和结束的一段时间内，他的乳酸水平也升高了，但是在回到地球6个月后，几乎所有的变化都回到了基线水平。

 让研究人员感兴趣的是斯科特的肠道微生物群虽然数量发生了变化，但其多样性并没有改变。厚壁菌门肠道细菌数量增加了，而拟杆菌门则减少了。 斯科特表示，在回到地球的前几天，他觉得自己像是得了流感，关节肌肉疼痛，小腿肿胀，出现了荨麻疹、皮疹、头晕、恶心和疲劳等症状。他认为这一切都是由于重力的恢复、接触不同的人和免疫系统，以及对这种戏剧性经历的情感反应所引起的。

普拉特斯说，“斯科特身上的变化，绝大多数在返回地球相对较短的时间内都已回到了基线，那些没有很快恢复的也在意料之中，比如压力和炎症标记物。” 这项研究在分子水平上证明，人体拥有适应太空飞行环境的弹性和韧性，它揭示了个人对流感疫苗、基因表达环境因素、颅内压相关疾病、视觉系统损伤以及动脉粥样硬化等心血管疾病的反应。研究人员还将继续对影响端粒动态变化的个体因素进行探索。 这项研究将影响未来的几代人，它是未来生物空间研究的垫脚石，也为其他研究的进步打开了大门。 

原文来源：CNN

原文题目：Human health can be 'mostly sustained' for a year in space, NASA Twins Study concludes