星际旅行的重大利好：太空生活一年，端粒变长？
原文以Astronaut twin study hints at stress of space travel为标题
发布在2017年1月26日的《自然》新闻上
原文作者：Alexandra Witze
对NASA的双胞胎宇航员Scott和Mark Kelly的研究发现，在太空中生活将近一年后，宇航员的基因表达发生了变化。
NASA前所未有的双胞胎实验得到了初步结果。在这项实验中，研究者详尽地探索了宇航员Scott Kelly和他的同卵双胞胎Mark之间的基因差异。Scott Kelly在太空中连续停留了将近一年时间，在任务前、任务中和任务后取得的测量结果显示，他的基因表达、DNA甲基化和其它生物标记物的水平都出现了变化，且可能与他的太空生活有关。
康奈尔大学维尔医学院的遗传学家Christopher Mason表示，从染色体长度到肠道微生物组，“几乎每个人都报告自己从中发现了差异”。1月26日，他和其他项目科学家在NASA人类研究项目的科学家会议上报告了初步结果。“数据都是新鲜出炉，其中一些还是我们刚刚从测序仪上得到的。”
现在，研究者面临的挑战是区分这些变化有多少是航天任务造成的生理影响，又有多少只是自然变动。而且，由于Kelly双胞胎仅代表两个人，他们的结果可能无法推广到其他人身上。
NASA宇航员Scott Kelly（左）在国际空间站生活了一年时间；他的双胞胎兄弟Mark则没有。
Pat Sullivan/AP Photo
但这项工作仍然是迄今最为详细的分子表达谱研究之一，且针对的是对人类生理挑战巨大的环境。“这项研究最重要的地方在于，它证明了我们能做到这件事，”团队成员Andrew Feinberg表示，他是约翰·霍普金斯大学医学院的一位遗传学家。“我认为人们并没有意识到对太空中的宇航员做基因组学研究有这么容易。”
2015年到2016年间，Scott Kelly在太空中度过了340天时间，在职业生涯中共在太空中停留了520天。Mark Kelly也是一位宇航员，2001年到2011年间，他执行了四次航天飞机任务，总计在太空中停留了54天时间。
由于他们有着几乎相同的基因组和类似的生活经历，NASA从Kelly兄弟身上提取了血液和其它生物样本，试图观察长时间的航天飞行带来的生物学变化。
对Kelly双胞胎端粒（染色体末端的“小帽子”）的研究显示，在太空中，Scott的端粒长得比他的双胞胎兄弟的更长了。“这和我们的预期恰恰相反，”科罗拉多州立大学的放射生物学家Susan Bailey表示。她说，另一家实验室也研究了同样的样本，并确认了这种令人困惑的端粒延长现象。
回到地面后，Scott的端粒长度就相对迅速地回到了飞行前的水平。科学家们正在努力弄清这意味着什么，并在另外十位无亲缘关系的宇航员中开展一项针对端粒长度的独立实验，这项实验预计于2018年结束，或将为航天飞行对端粒的影响带来更多的见解。
Feinberg说，在太空飞行期间，Scott的DNA甲基化（化学标记物可逆转地添加在DNA 分子上的过程，会影响基因表达）水平降低了，而同期Mark的甲基化水平则升高了。在Scott回到地球后，两人的DNA甲基化水平又都恢复到了Scott执行任务前的水平。Feinberg表示，尚不清楚这一点意味着什么。
Mason的团队还报告了这对双胞胎兄弟之间基因表达特征的差异。在地球上生活的人们当中，这些差异常常发生，与饮食和睡眠习惯改变等环境变化有关。但Scott身上发生的改变似乎高于正常水平——这或许来自于在太空中吃冻干食品、试图在漂浮的情况下睡着觉的压力。
个性化医疗或许能帮助NASA使宇航员在长时间航天飞行（比如未来可能的火星登陆任务）中保持健康。举例来说，美国国家学院1月6日的一份报告指出，NASA或许希望使用遗传检测来检查候选宇航员的癌症易感性，借此筛选人员。
真正发表双胞胎研究的结果还需要时间，而且完整的数据可能永远都不会公之于众。这项研究涉及了大量的遗传信息，且十分详细，因此，Kelly兄弟会在发表前审阅所有信息，以避免泄露他们不想公开的敏感数据。
“参与其中的是一小群身份十分明确的人，”在会上，NASA人类研究项目的主管John Charles说。ⓝ
Nature|doi:10.1038/nature.2017.21380
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