在太空生活一年会发生什么?NASA实验:除了个子长高,你的基因也会改变

近日,美国国家航空航天局(NASA)公布了其著名的双胞胎“天地”隔离实验的最新初步结果。数据显示,除了身高增长了5厘米,在国际空间站执行一年任务后的宇航员,其DNA也发生了7%的转化。

 

据美国有线电视新闻网(CNN)报道,NASA2016年进行了一项有关同卵双胞胎的研究,该项研究着眼于宇航员斯科特·凯利(Scott Kelly)到达国际空间站之前、在国际空间站一年间以及回到地球之后的变化,并与斯科特身处地球的同卵双胞胎兄弟马克·凯利(Mark Kelly)进行了广泛对比。这项研究最近产生了最新的初步结果,NASA最终发现,宇航员斯科特返回地球后,除了外表,这对同卵双胞胎在基因上也不再是相同的了——斯科特有7%的基因没有恢复正常。

 

“太空基因”激活?

 

斯科特和马克是一对同卵双胞胎,在国际空间站执行一年任务后,斯科特长高了5厘米,此外,他的DNA也发生了7%的转化。这代表着至少五种与生物进程和功能相关的基因发生了长期变化。这一最新的初步结果,是在2018年NASA人类研究计划调查委员会上公布的。去年,NASA在2017年调查委员会上公布了第一轮初步结果。总体而言,经过相关内容和数据的补充,2018年的调查结果最终证实了2017年的调查结果。

 

为了追踪在太空中由时间带来的物理变化,科学家测量了斯科特任务之前、任务期间以及任务之后的以下几项数据:包括代谢物(维持生命所必须)、细胞因子(由免疫系统细胞分泌)及蛋白质。研究人员发现,太空旅行与缺氧压力、炎症增加以及影响基因表达的剧烈营养转移有关。

 

尤其值得一提的是,康奈尔大学威尔医学院的克里斯·梅森(Chris Mason)汇报了有关斯科特“太空基因”的激活情况,同时也证实了去年他发表的另一份NASA研究的结果。为了更好地了解每对双胞胎的遗传动态,梅森和他的团队将重点放在双胞胎RNA和DNA的化学变化上。全基因组测序表明,这对双胞胎在其基因组对比中发生了超过预期的特有突变——事实上,有几百个变化。

 

尽管返回地球后,斯科特93%的基因表达恢复了正常,但仍有数百个“太空基因”的子集处于无序状态。这些突变是在斯科特经历太空旅行之后才被发现的,被认为是由太空旅行的压力引起的。而随着基因的激活和关闭,细胞的功能也可能会发生改变。

 

为探索火星铺垫

 

梅森的研究表明,斯科特的细胞最重要的变化之一就是缺氧或缺乏组织氧合,这可能是由于缺乏氧气以及高浓度的二氧化碳引起的。正如线粒体应激和血液中线粒体水平增加所表明的那样,斯科特细胞中的线粒体,可能受到了损伤。

 

梅森的研究团队还发现,斯科特的端粒长度发生了变化。端粒是染色体末端的“保护帽”,被视为生物衰老的标志。起初,当他在太空时,端粒的平均长度发生了显著的增加,而在他着陆地球48小时内,端粒的长度则逐渐变短,并最终恢复到他前往太空前的状态。科学家们认为,这些端粒的变化,以及在斯科特细胞中检测到的DNA损伤和DNA修复,都是由辐射和热量限制引起的。

 

此外,研究团队还发现了斯科特的胶原蛋白、血液凝结及骨骼形成的变化,很大可能是由于流体变化和零重力引起的。研究人员还发现了过度活跃的免疫活动,这一结果可能是由他所处的截然不同的环境引起的:斯科特处在太空。

 

这项同卵双胞胎的研究,帮助NASA进一步了解到宇航员的身体在太空中的变化,此前的研究中,宇航员们通常执行的是为期六个月的国际空间站任务。目前,包括梅森团队在内的十组研究人员,正在研究有关凯利双胞胎健康状况的各类信息,包括肠道细菌、骨骼和免疫系统等如何受到太空的影响。

 

据NASA表示,此次斯科特为期一年的任务是一次铺垫,后续计划展开为期三年的火星任务。而在宇航员被送去太空旅行之前,研究人体如何适应失重、隔离、辐射和长期太空飞行的压力等问题,将使目前人类在太空中度过的时间增加两倍。据悉,有关该双胞胎研究的全部结果预计将于今年晚些时候公布,届时或将为此后的太空探索活动提供巨大帮助。
    
    (编辑邮箱:ylq@jfdaily.com)

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