1 .科学研究证明,停留太空确实改变了人的DNA。
2.Scott兄弟是同卵双胞胎,DNA图谱几乎完全相同。这为NASA的太空旅行影响人体研究创造了有利条件。
图片来源 :static5.businessinsider.com
研究人员指出,太空旅居确实会改变人们的身心,即使回到地球,不少改变还一直存在着。
这一结论源于NASA的双胞胎研究实验。该实验在近日获得了初步成果:在太空连续待了一年的宇航员,除了身高激增5cm外,其部分DNA也发生了永久性改变!
太空旅行一年 身高增加5厘米
日前,美国著名科技博客站点Boy Genius Report(BGR)报道说,从多个方面看太空旅行还是存在一定危险的———例如借助火箭从地球上出发存在风险———但即使一切顺利,停留在太空也会改变一个人的DNA。
3月9日,美国媒体报道说,美国太空总署(NASA)进行的一项长期研究证明了上述观点。该项研究开始于2015年,以宇航员Scott Kelly和他的双胞胎哥哥Mark Kelly作为试验对象,看看生活在太空中会如何影响人类的各个基本组成部分。
Mark Kelly曾经参与过4次太空任务(多为运送物资及实验等短期工作),在太空整体停留的时间大约为54天2小时,他于2011年退休。Scott则多次参与了长期停留太空的任务,在太空停留的时间高达520天,其中还有将近一整年的时间未曾返回地球。他2016年才宣布退休。
由于Mark和Scott是同卵双胞胎,意味着他们有几乎相同的DNA,再加上他俩在太空停留时间不同,这为NASA提供了一个前所未有的机会,可以比较研究长期太空旅行对人体及其基因的影响。
从2015年3月到2016年3月,Scott在国际空间站待了差不多一年。NASA对他的跟踪研究结果显示,在这一年里,Scott的DNA在太空中被改变了,他的身高增加了5厘米。2017年,在Scott返回地球一年后,他的7%基因并没有恢复正常。
从心理和生理方面,NASA把Scott的检查结果和他在地球上的兄弟Mark进行了比较,研究了他俩身体的各种蛋白质情况,评估了双胞胎的认知能力,以此作为人体在太空专题研究的一部分。
研究者指出,Scott的新身高只是他的脊椎在无重力环境中伸展的暂时结果,而不是基因的变化。但在Scott的DNA中,研究者发现了一系列不存在于他哥哥身上的微小变化。这些变化有些是暂时的,有些是持久的。
NASA指出,宇航员目前在国际空间站停留的时间一般以6个月为标准。然而,如果到火星执行一次任务,可能需要三年时间。所以,Scott在太空待一年,这个时间程度顶多算是“进入火星执行三年任务的初阶”。
双胞胎研究总结报告今年出台
2018年3月,NASA的人类研究项目调查小组(简称IWS)介绍了科学家们的初步发现,提供了Scott回到地球后一年多的相关数据。
IWS研究人员将太空旅行与缺氧压力、炎症增加和影响基因等显著变化联系在一起。其中一些变化在Scott返回地球后几个小时内恢复正常。然而,有一些变化依然存在。在Scott回到地球6个月后,仍有部分变化影响着他。
比如说,2017年,研究人员发现,Scott在太空期间染色体的端粒变长了,进一步的测试也证实了这一变化。在Scott回到地球两天后,科学家发现他的染色体大部分端粒变短。
也就是说,Scott着陆后,他体内93%的基因恢复正常,7%的基因被改变。而这被改变的7%,多与免疫系统、骨骼形成、DNA修复等功能有关。NASA双胞胎研究的首席研究员、Weill Cornell医学院副教授Christopher Mason解释道,这是人体对威胁性的太空环境所做出的响应。
“当他登上太空时,他的基因就像烟花,瞬间产生变化,基因表达能力异常旺盛。”Mason教授说。“其中有些变化一直持续,包括免疫系统、视网膜等功能等等。”
Scott本人在一次接受采访中表示,他对这一变化感到惊讶:“前几天我在报纸上看到……我7%的DNA已经永久改变了…我读到了,嗯,这太奇怪了。”
据了解,有关这对双胞胎的个体研究,将被总结成一份概括性文件,预计该文件将于今年晚些时候发布。IWS声称,这项研究将在“未来几年”为NASA了解太空人的身体以及大脑的变化提供信息,因为它“一直把宇航员在太空飞行任务中的健康和安全放在优先地位”。
科学家致力寻找“太空基因”
NASA对双胞胎研究的全部结果还没有公布———但那些有趣的发现和初步数据,已经给科学家们提供了很多可思考的东西。以下是研究人员对迄今发现情况的分析与预测:
为什么Scott在太空时的染色体端粒(或染色体末端的盖子)比其兄弟Mark的端粒长,但回到家后很快恢复到正常长度?“这与我们想象的完全相反,”科罗拉多州科林斯堡州立大学的辐射生物学家Susan Bailey去年告诉《自然》杂志。NASA称,这可能与在太空中锻炼更多、摄入的卡路里更少有关。
Scott和Mark的肠道细菌(本质上是帮助消化的微生物)在长达一年的研究中存在差异。NASA称,这可能是他们饮食和环境不同产生的结果。
通过对这两兄弟白细胞中的RNA进行测序,研究人员发现超过200000个RNA分子在二人体内有着不同的表达。NASA透露。在基因组中出现特殊的突变是正常的,但科学家们正在努力,及早解决太空对宇航员的生理、心理影响,寻找出那些在太空中被选择性激活的“太空基因”。
太空一年,身体会有何变化?
太空游项目始于2001年4月30日。第一位太空游客为美国商人丹尼斯蒂托,第二位太空游客为南非富翁马克·沙特尔沃思,第三位太空游客为美国人格雷戈里·奥尔森。
越来越多的人希望游太空,但他们的身体绝对会憎恨这样做。因为人类的身体是为适应地球上的重力环境而设计的,一旦进入零重力环境,他们的骨骼、肌肉、心脏、眼睛和免疫系统都会不适应。
当人们在太空旅行时,由于身处地球大气层之外,其身体所受的影响将十分明显。如果逗留太空一年,人们会有什么变化呢?尽管目前人类尚未了解其身体的全部变化,但科学家们通过分析和研究,总结了几个方面的改变:
体液 在太空中,人处于失重状态,没有重力将其往下拉,因此身体里的液体会重新分配,体液会更均匀地展开,而从腿到头的流动的体液,可以装满2升的瓶子。
面孔 正是由于人的体液在太空中能够更均匀地展开,所以人脸看起来会很肿。
骨密度 如果在太空中不坚持锻炼,人们的骨密度有可能失去12%。当然,还有一种说法,就是说只要人们在国际空间站里待上5个月,即使他每天都在跑步机上锻炼,他仍可能失去12%的骨密度。
视力 由于大脑的压力变化,还有体液的重新分配,增加了眼球中的压力,对视神经产生压迫,可能会使人产生视觉问题。辐射水平的升高也提高了患白内障的几率。
肌肉 当人处于失重状态时,他并不需要肌肉。所以他的肌肉会萎缩,肌肉组织会被吸收。在太空5个月,你就有可能损失40%的肌肉质量。这相当于在几个月的时间里,你从20岁变成了60岁。
心脏 在太空中,人的心脏变得越来越虚弱,同时也有一些更微妙和让人意想不到的变化。
大脑 科学家将小老鼠暴露于模拟的火星辐射环境中,它们的大脑会出现更多的β-淀粉样蛋白。这意味着,长时间的太空旅行可能会增加患阿尔茨海默氏症的几率。
鼻窦 头部液体的增加会导致鼻塞、颈静脉突出和面部浮肿,这些综合起来使人感觉就像患了感冒。
肠胃 宇航员称,在太空中食物的味道变得更淡、更无味。此外,在微重力的环境中,肠胃中的气体不能和液体分离,因此宇航员往往会打让人难受的“湿嗝”。
肾脏 减少的骨量最终会变成血液中的钙,这可能会导致钙沉淀,产生让人痛苦的肾结石。
血液 在太空的最初几天,人体新产生的红细胞往往会被破坏。虽然这种破坏会在一段时间之后停止,但是人的血红细胞数量将会因此处于较低水平,直到回到地球。
脚 在太空,人的脚底会蜕皮,因为它不像在地球一样经常和地面接触。但脚面会变得敏感,因为这个位置经常会与宇航服上鞋里的脚带发生摩擦。
睡眠 人们在太空可能缺乏睡眠,因为在这种环境里睡觉很奇怪。
免疫系统在太空中,免疫系统的T-细胞不再增殖,这使宇航员很容易出现细菌感染。
健康 由于太空人身处地球保护磁场之外,各种射线对其身体的大量辐射,会增加他们患癌症的风险。
协调性 宇航员习惯了漂浮的东西,他们能在微重力环境中准确判断物体的漂浮方向,拿到移动的东西。但刚回到地球时,他们会显得很笨拙,拿着的东西经常会掉。
长寿 在太空生活,人的染色体端粒得到延长,意味着人在太空居住会获得相比地球居住更长的寿命。
综上所述,太空之行有利有弊。当人们短时间身处太空时,他们或许还能应对。但如果时间过长,比如未来要实施载人火星探测,那么长期太空驻留对人体会有种种影响,科学家们必须找到应对之策。
(作者:Erin Brodw in等)【来源:www.busines-sinsider.com等】