上太空DNA会突变？NASA宇航员双胞胎实验发现惊人结果
2015年，美国宇航员斯科特·凯利前往国际空间站执行340天任务，而他的同卵双胞胎兄弟马克则留在地球上工作。
马克(左)和斯科特(右) 图： Robert Markowitz/JSC/NASA
2016年3月份，斯科特重返地球。从那时开始，研究人员不断收集他的各种样本，通过双胞胎来研究太空环境对人体所产生的影响，结果让他们大吃一惊。
据《纽约时报》报道，美国宇航局的科学家将斯科特·凯利与他的地球双胞胎兄弟马克·凯利进行了比较，结果发现他的身体发生了很大的变化。
上周四，55岁的斯科特回到地球已有三年，美国宇航局的研究人员报告说，他的身体在轨道上经历了巨大的变化。他的一些细胞DNA发生了突变，他的免疫系统产生了许多新的信号，他体内的微生物群也拥有了新的细菌种类。
On Thursday, just over three years after Mr. Kelly, 55, returned to Earth, NASA researchers reported that his body experienced a vast number of changes while in orbit. DNA mutated in some of his cells. His immune system produced a host of new signals. His microbiome gained new species of bacteria.
这些生物变化中的许多似乎是无害的，而且在他返回地球后就消失了。但是其他的变化，包括基因突变，以及他回来后认知测试分数的下降（没有进行自我修复），这引起了科学家们的关注。
Many of these biological changes seemed harmless, disappearing after he returned to Earth. But others — including genetic mutations and, after his return, declines in cognitive test scores — did not correct themselves, provoking concern among scientists.
太空飞行影响基因表达
众所周知，太空旅行会造成骨质、肌肉流失等，需要锻炼来对抗。但这一次，美国宇航局将目光对准了太空中所经历的生理和基因组变化。
据NASA的资料显示，它们建立了来自全国各地的十个研究小组，共同观察人类因暴露于太空飞行危害可能发生的生理、分子和认知变化。由于同卵双胞胎具有相同的基因组成，因此双胞胎研究为科学家探索我们的健康如何受到周围环境的影响提供了一种方式。
2015年9月斯科特凯利在太空对自己进行流感疫苗注射 图 JSC / NASA
NASA双胞胎宇航员的研究结果发表在上周五的《科学》杂志上。主要发现有：
端粒细胞增长
此次研究中最引人注目的发现之一是斯科特在太空飞行期间和着陆后几天内的端粒长度动态发生了变化。
人类染色体末端有个叫“端粒”的部分，通常随着年龄增长会渐渐缩短，辐射、污染、压力等等因素都有可能导致它加速变短。
但在太空中，斯科特凯利的端粒变长了。“我们感到很惊讶，”科罗拉多州立大学的端粒专家Susan Bailey说，她无法解释，虽然这并不意味着凯利变得更年轻。回到地球上后，他的端粒大部分恢复到飞行前的平均值，尽管他确实有比之前更短的端粒。
But in space, Scott Kelly’s telomeres gotlonger. “We were surprised,” said Colorado State University telomere expertSusan Bailey. She can’t explain it although it doesn’t mean Kelly got younger.Back on Earth, his telomeres mostly returned to preflight average although he did have more short telomeres than before.
斯科特在空间站上减掉了15磅 图：JSC / NASA
经常锻炼和健康饮食可能是其中一部分原因。但Bailey博士说，去太空也可能唤醒了斯科特凯利先生体内一片沉寂的干细胞。
8.7%的基因变化疑似不可逆
不过，更令人惊讶的还是基因表达的变化，通过比较任务之前、期间和之后双胞胎的血液样本，研究人员发现斯科特的基因表达在太空中度过一年之后发生了极大的变化，并且他的DNA遭受了“严重的大规模破坏”，这可能是由于辐射照射。
2015年宇航员斯科特凯利在国际空间站外进行太空行走 图：NASA
双胞胎马克也经历了地球上基因表达的正常范围变化，但与斯科特的变化不同。斯科特经历的变化可能与他在太空中的长期停留有关，大部分变化（约91.3％）在返回地球后恢复到基线，然而，其余的变化在六个月后仍然可以持续观察到。
威尔康奈尔医学院的生物物理学教授克里斯托弗梅森说，这些变化在与压力和免疫反应相关的基因中最为明显，因为斯科特的身体“高度戒备”以了解其新环境。研究人员认为，持续的辐射暴露和减少的重力影响了斯科特细胞产生有价值成分的方式，如用于修复组织的蛋白质。
双胞胎宇航员 图：Robert Markowitz / NASA
但在他返回地球六个月后，实验显示双胞胎的整体健康状况没有显著差异。
其他发现：
- 斯科特凯利眼睛结构的一些变化和视网膜的增厚表明，像大约40％的宇航员一样，他经历过“太空飞行相关神经眼综合征”的症状。这可能是由于没有重力的流体移位造成的。
- 他经历了一些可能反映太空辐射暴露的染色体不稳定性。
-认知能力降低。在他降落并持续六个月之后，观察到速度和准确度的显著降低。降落后观察到的变化可能是由于重新曝光和地球引力的调整，以及执行任务后繁忙的日程安排。
-期间斯科特接种了三种流感疫苗，第一次在地球上，第二次在太空中（宇航员第一次在太空中接种疫苗），第三次回到地球上。这说明流感疫苗在太空中的效果与在地球上基本相同。
长期太空旅行对身体的影响仍需探索
据《洛杉矶时报》，目前已有超过550人曾在太空执行过短期任务，因此，有些生物学上的压力源，已经得到广泛认知。暴露在辐射和微重力环境下，会导致骨骼恶化；限制饮食和有限的运动，会减少肌肉质量；睡眠周期紊乱，会导致疲劳，甚至发生危险的飞行错误。
More than 550 people — including the Kelly twins — have traveled to space on short-term missions, so some biological stressors are well known. Exposure to radiation and microgravity can deteriorate bones; restricted diets and limited exercise decrease muscle mass; disrupted sleep cycles cause fatigue and even dangerous flight errors.
天宫二号舱内的中国宇航员
但是，只有8名宇航员曾在太空生活超过10个月，因此，长期旅行的影响依旧是个迷。
But only eight astronauts have stayed in space for more than 10 months, so the effects of extended journeys are still a mystery.
CNN在《NASA研究发现，宇航员基因表达不再同其双胞胎一致》文章中说到该项研究的意义。
这项研究帮助NASA深入了解人类在太空中长期生活会产生的变化，因为以前的研究主要针对执行6个月国际空间站任务的其他宇航员开展。
The Twins Study helps NASA gain insight into what happens to the human body in space beyond the usual six-month International Space Station missions previously studied in other astronauts.
NASA表示，斯科特凯利为期一年的任务，将为未来为期三年的火星任务铺路。在将宇航员送入漫长的旅程（这段旅程时间将超过人类迄今为止在太空生活时间的两倍）前，需要对人体如何适应失重、隔离、辐射以及长时间太空飞行的压力进行研究。
Kelly's one-year mission is a scientific stepping stone to a planned three-year mission to Mars, NASA said. Research into how the human body adjusts to weightlessness, isolation, radiation and the stress of long-duration spaceflight is needed before astronauts are sent on journeys that would triple the time humans have spent in space so far.
长期太空生活，对宇航员的身体损伤表现在多个方面。
比如，失重状态对骨骼和肌肉的影响，导致不少宇航员在从太空返回地球后都会患上脊椎损伤、椎间盘突出等后遗症。
据Digital Trends报道，相比于航天技术的发展进度，有关宇航员在失重状态下如何保护身体方面的研究还很欠缺。
网友：向所有宇航员致敬！
在探知未知宇宙的过程中，
这也许是不得不付出的代价，
向所有宇航员致敬！
编辑：付慧敏、胡雨濛
中国日报（CHINADAILYWX）综合NASA、纽约时报、洛杉矶时报、CNN、Digital Trends