趣談：天上一天地上一周？在天上人會(huì)更長(zhǎng)壽嗎？

2015年到2016年，NASA（美國(guó)航空航天局）在國(guó)際空間站上開展了為期一年的“雙胞胎實(shí)驗(yàn)”。實(shí)驗(yàn)期間，一對(duì)同卵雙胞胎航天員中的弟弟斯科特·凱利在國(guó)際空間站上駐留了340天，而他的哥哥邁克·凱利則留在了地球上與斯科特共同執(zhí)行雙胞胎任務(wù)。地面的科學(xué)家同時(shí)觀測(cè)兩兄弟的生活，并在任務(wù)全程定期提取血樣進(jìn)行分析。借此對(duì)國(guó)際空間站駐留任務(wù)前中后兩兄弟各項(xiàng)生理數(shù)據(jù)的異同進(jìn)行比對(duì)。這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)研究了太空環(huán)境對(duì)人體的基因表達(dá)、生理變化、免疫功能、認(rèn)知能力等十個(gè)方面的影響。

NASA“雙胞胎實(shí)驗(yàn)”中的雙胞胎航天員（圖片來(lái)源：NASA官網(wǎng)）

“雙胞胎實(shí)驗(yàn)”取得了很多研究成果，其中一項(xiàng)發(fā)現(xiàn)就是——太空中人的端粒會(huì)變長(zhǎng)。既然端粒的加長(zhǎng)意味著衰老速度的減緩，那是不是表明長(zhǎng)時(shí)間的空間飛行會(huì)延長(zhǎng)人類的壽命呢？

(資料圖片僅供參考)

我們先來(lái)了解下什么是端粒。端粒是一小段DNA-蛋白質(zhì)復(fù)合體，存在于染色體末端，用于保護(hù)DNA主要部分不在細(xì)胞分裂期間受損，端粒的長(zhǎng)度反映細(xì)胞復(fù)制史及復(fù)制潛能，隨著年齡的增長(zhǎng)，端粒長(zhǎng)度往往會(huì)縮短。端粒越短，表明細(xì)胞的壽命越短；越長(zhǎng)，表明細(xì)胞的再生能力越強(qiáng)。所以，端粒的長(zhǎng)短意味著衰老的程度。

端粒位于染色體末端（圖片來(lái)源：NASA官網(wǎng)）

然而，令人遺憾的是，NASA研究人員發(fā)現(xiàn)，在斯科特返回地球后的幾天內(nèi)，他的大多數(shù)端粒又縮短了，恢復(fù)到和邁克相同的長(zhǎng)度[1]。變長(zhǎng)和變短的原因都很復(fù)雜，科學(xué)家們還在研究中。航天員在國(guó)際空間站執(zhí)行嚴(yán)格的運(yùn)動(dòng)鍛煉何平衡的熱量攝入是有利于維持端粒長(zhǎng)度的，所以，不管在天上還是地球上，更健康的生活方式可以延長(zhǎng)壽命。

其實(shí)，太空并不是神話故事里長(zhǎng)生不老的仙境，包括NASA“雙胞胎實(shí)驗(yàn)”在內(nèi)的一系列研究結(jié)果表明，太空環(huán)境對(duì)我們并不友好。先不考慮高真空、強(qiáng)輻射、極端溫度等惡劣因素，單就重力因素而言，人類在地球上生活了數(shù)十萬(wàn)年，身體是按照適應(yīng)地球重力環(huán)境的方向來(lái)進(jìn)化的，目前看來(lái)人類在微重力環(huán)境下生存還存在許多的不適應(yīng)和要解決的醫(yī)學(xué)問(wèn)題。

長(zhǎng)期飛行的航天員免疫功能為什么下降？航天飛機(jī)、俄羅斯飛行器和國(guó)際空間站上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)表明，微重力環(huán)境下免疫細(xì)胞信號(hào)、細(xì)胞因子發(fā)生了變化，表明免疫系統(tǒng)在微重力條件下受到抑制。當(dāng)然，微重力之外，生理壓力、晝夜節(jié)律紊亂、輻射和其他航天因素也可能影響航天員的免疫反應(yīng)[2]。

針對(duì)心腦血管功能退化的現(xiàn)象，科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，在微重力環(huán)境下，人類會(huì)出現(xiàn)心臟的形狀改變，用于收縮血管的肌肉萎縮等情況，從而導(dǎo)致心腦血管功能，如調(diào)節(jié)血壓的能力下降[3]。 例如斯科特的頸動(dòng)脈就在國(guó)際空間站駐留期間出現(xiàn)了擴(kuò)張，其頸動(dòng)脈壁的最內(nèi)兩層出現(xiàn)增厚，科學(xué)家們推測(cè)這可能與潛在的心腦血管疾病相關(guān)。

肌肉萎縮、骨丟失（骨密度下降）等現(xiàn)象，都與人在微重力環(huán)境下處于低動(dòng)力狀態(tài)有關(guān)，可以通過(guò)在太空中開展合理的鍛煉能得到有效緩解。骨丟失原因及機(jī)理的研究不僅有利于航天員的健康，也有助于解決地球上人類衰老造成的骨骼強(qiáng)度下降等問(wèn)題。

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期太空飛行的航天員還出現(xiàn)視力下降現(xiàn)象。有意思的是，男性航天員這一問(wèn)題似乎比女性嚴(yán)重，小鼠實(shí)驗(yàn)以及航天員在軌測(cè)試研究表明，航天飛行影響腦血管阻力和收縮力，一些航天員表現(xiàn)為顱內(nèi)壓升高，并引發(fā)航天員視力障礙[4]。

航天員在國(guó)際空間站進(jìn)行眼部超聲成像檢查（圖片來(lái)源：NASA官網(wǎng)）

另一方面，心理問(wèn)題也是人類在太空生存不得不面對(duì)的問(wèn)題。隨著飛行任務(wù)的復(fù)雜化，封閉環(huán)境內(nèi)乘員的不斷增加，會(huì)導(dǎo)致空間站乘員人際關(guān)系和心理狀態(tài)越來(lái)越復(fù)雜，處理也越來(lái)越困難，從而造成航天員的心理障礙，影響航天員的工作和健康。

盡管如此，人類探索太空的腳步不會(huì)停止。隨著航天技術(shù)的發(fā)展，人類星際移民可能成為現(xiàn)實(shí)。但是太空中的微重力環(huán)境、宇宙射線、封閉的太空艙都有可能對(duì)人類的生理和心理健康產(chǎn)生影響。在星際旅行的大幕拉開之前，科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)卦u(píng)估太空環(huán)境對(duì)人類健康的影響尤為重要。中國(guó)空間站里有許多航天醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，研究太空環(huán)境對(duì)人體的影響和對(duì)策，相信會(huì)產(chǎn)生一大批成果造福人類。

參考文獻(xiàn)：

[1] NASA’s Twins Study Results Published in Science Journal. NASA官網(wǎng).

[2] Scientists Probe How Long-Term Spaceflight Alters Immunity. NASA官網(wǎng).

[3] Cardiovascular Health in Microgravity. NASA官網(wǎng).

[4] Fluid Shifts Before, During and After Prolonged Space Flight and Their Association with Intracranial Pressure and Visual Impairment. NASA官網(wǎng).

[5] 愛太空航天科普中心. 大熊貓漫游中國(guó)空間站.

科學(xué)審核： 李瑩輝 中國(guó)載人航天工程航天員系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師，國(guó)際宇航科學(xué)院院士

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