全面的新研究发现，即使是“周末太空度假”也会改变宇航员的生物学

一组新的研究表明，即使在太空呆三天也足以改变宇航员的生理状况，这些研究提供了自美国宇航局双胞胎研究以来最全面的太空飞行健康状况研究。

只有约 600 人曾到过太空。 过去 60 年来，绝大多数宇航员都是中年男性，执行的任务时间不超过 20 天。

今天，随着私人、商业和跨国航天提供商和传单进入市场，我们正在见证载人航天的新时代。任务的时间从几分钟、几小时、几天到几个月不等。

随着人类期待在未来十年重返月球，太空探索任务将变得更长，太空旅行者甚至太空游客也会更多。这也意味着更广泛的人群将体验太空的极端环境——更多的女性和不同种族、年龄和健康状况的人。

由于人们对太空独特的压力源和暴露的反应不同，像我一样的太空健康研究人员试图更好地了解太空飞行对人类健康的影响。有了这些信息，我们就可以找出如何帮助宇航员在太空中和返回地球时保持健康。

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作为历史性的 NASA 双胞胎研究的一部分，我和我的同事在 2019 年发表了关于国际空间站上的一年如何影响人体的开创性研究。

我是科罗拉多州立大学环境与放射健康科学系的放射癌症生物学家。在过去的几年里，我在最近在《自然》杂志上发表的一系列论文中继续以早期研究为基础。

这些论文是太空组学和医学图集手稿、数据、协议和存储库的一部分，代表了航空航天医学和空间生物学有史以来最大的收藏。来自 25 个国家的 100 多个机构为协调发布广泛的航天数据做出了贡献。

美国宇航局双胞胎研究

美国宇航局的双胞胎研究抓住了一个独特的研究机会。

NASA 选择宇航员斯科特·凯利 (Scott Kelly) 执行该机构的首次为期一年的任务，期间他从 2015 年到 2016 年在国际空间站呆了一年。在同一时期，他的同卵双胞胎兄弟马克·凯利 (Mark Kelly) 曾是一名宇航员，现在是一名宇航员代表亚利桑那州的美国参议员仍留在地球上。

我和我的团队在太空飞行之前、期间和之后检查了从太空中的双胞胎以及他在地球上基因匹配的双胞胎身上收集的血液样本。我们发现斯科特的端粒——染色体末端的保护帽，很像防止鞋带磨损的塑料尖——在他在太空的一年里出人意料地延长了。

然而，当斯科特返回地球时，他的端粒迅速缩短。在接下来的几个月里，他的端粒恢复了，但在他的旅程结束后仍然比他进入太空之前更短。

随着年龄的增长，端粒会因多种因素（包括压力）而缩短。端粒的长度可以作为您患老年痴呆症、心血管疾病和癌症等与年龄相关疾病的风险的生物指标。

在另一项研究中，我的团队研究了在国际空间站执行为期六个月任务的 10 名宇航员。我们还有一个由年龄和性别匹配的参与者组成的对照组，他们留在地面上。

我们在太空飞行之前、期间和之后测量了端粒长度，再次发现端粒在太空飞行期间更长，然后在返回地球时缩短。总体而言，宇航员在太空飞行后的端粒比之前要短得多。

双胞胎研究的另一位调查员克里斯托弗·梅森和我进行了另一项端粒研究——这次是针对双胞胎高海拔登山者——地球上的极端环境有些相似。

我们发现，攀登珠穆朗玛峰时，登山者的端粒变长，而下山后，端粒变短。留在低海拔地区的双胞胎的端粒长度没有经历同样的变化。这些结果表明，并不是空间站的微重力导致了我们在宇航员身上观察到的端粒长度变化——更有可能是其他原因，例如辐射暴露的增加。

太空中的平民

在我们的最新研究中，我们研究了 SpaceX 2021 年 Inspiration4 任务中机组人员的端粒。这次任务有第一批全平民机组人员，他们的年龄跨越了四十岁。所有宇航员的端粒在任务期间都延长了，四名宇航员中的三名返回地球后也表现出端粒缩短。

这些发现特别有趣的是 Inspiration4 任务只持续了三天。因此，科学家们现在不仅拥有关于端粒对太空飞行的反应的一致且可重复的数据，而且我们还知道它发生得很快。这些结果表明，即使是短途旅行，比如周末去太空度假，也会与端粒长度的变化有关。

科学家们仍然不完全了解端粒长度的这种变化对健康的影响。我们需要更多的研究来弄清楚长端粒和短端粒如何影响宇航员的长期健康。

端粒RNA

在另一篇论文中，我们表明 Inspiration4 团队以及 Scott Kelly 和高海拔登山者的端粒 RNA（称为 TERRA）水平有所增加。

端粒由大量重复的 DNA 序列组成。这些被转录成 TERRA，这有助于端粒结构并帮助它们完成其工作。

结合实验室研究，这些发现告诉我们，端粒在太空飞行过程中受到了损害。虽然还有很多事情我们不知道，但我们确实知道端粒对氧化应激特别敏感。因此，宇航员在全天候暴露于太空辐射时所经历的慢性氧化损伤可能会导致我们观察到的端粒反应。

我们还写了一篇评论文章，从更未来的角度探讨了如何更好地理解端粒和衰老，从而帮助人类不仅能够在长期太空旅行中生存下来，而且能够繁荣发展，甚至殖民其他星球。这样做需要人类在太空中繁衍，并要求后代在太空中成长。我们还不知道这是否可能。

在太空中种植端粒

我和我的同事还为太空组学和医学图谱包贡献了其他工作，包括在《自然通讯》上发表的一篇论文。由德克萨斯农工大学生物学家多萝西·希彭（Dorothy Shippen）和俄亥俄大学生物学家莎拉·怀亚特（Sarah Wyatt）领导的研究小组发现，与人类不同，在太空飞行的植物在国际空间站停留期间并没有更长的端粒。

然而，这些植物确实增加了端粒酶的产量，这种酶有助于维持端粒长度。

看过《火星救援》的人都知道，植物将对人类在太空的长期生存发挥重要作用。这一发现表明，植物可能比人类更自然地适合承受太空压力。

这篇编辑过的文章是根据知识共享许可从 The Conversation 重新发布的。The Conversation。阅读原始文章。