美国宇航局的双胞胎研究实际上教会了我们关于太空生活的知识

双胞胎研究是科学家们最接近将一个人同时置于两个地方的研究。但是这种研究也很难获得：同卵双胞胎相对罕见（全球每千名新生儿中只有三到四对）。身为宇航员的同卵双胞胎就更加罕见了。事实上，目前只有一对同卵双胞胎：斯科特和马克·凯利。

过去几年，两兄弟参与了现在所谓的 NASA 双胞胎研究：这是一项史无前例的纵向研究，其中一位兄弟（斯科特）在国际空间站 (ISS) 上度过了一年，另一位兄弟（马克，已经从太空飞行中退役）在地球上度过了同样的 12 个月。那一年以及随后的几年里，这对兄弟提供了血液、尿液和粪便样本——除了接受一系列生理和医学测试——以帮助研究人员了解人体对太空生活的反应。最新结果于本周发表在《科学》杂志上。

理解太空如何影响人体的一个主要障碍是，很难将任何变化仅仅归咎于太空飞行。例如，宇航员 DNA 的轻微突变可能是由于在零重力或过度辐射下度过的时间，也可能是由于许多在地球上也会影响他们的环境条件。但是，如果在太空中度过一年（确切地说是 340 天）的双胞胎中出现了这种特定变化，而在地球上度过一年的双胞胎中没有发生类似的变化，研究人员可以更有信心地说太空与此有关。这还远不是精确定位太空相关身体变化的完美方法，因为只有两个人的研究规模非常小。但这比将宇航员与普通地球人进行比较要好。

最终的问题是，人体在长期太空旅行中能承受什么。NASA 已制定了火星任务和重返月球的初步计划，这意味着我们在太空中待的时间比我们为国际空间站的短途旅行所准备的要长。了解我们的身体是否能承受这种压力至关重要。

那么，一年的太空生活究竟对身体有什么影响呢？总体而言，双胞胎研究的结果表明，在一年的时间里，“人类的健康在太空飞行期间基本可以维持”。许多变化都是暂时的，在凯利返回地球后慢慢停止了，而其他变化则一直存在。了解所有这些变化需要时间，但目前我们知道的是这些。

端粒的长度：

端粒是位于 DNA 片段末端的分子，保护 DNA 片段免受损伤和降解。衰老以及压力和环境变化等其他因素会加速这一过程。一些研究人员推测，太空压力会导致凯利的端粒退化。然而，事实恰恰相反：端粒变长了。研究人员发现，调节端粒长度的蛋白质活性有所增加——比他前往太空之前和返回后都要高。

原因尚不完全清楚。研究人员知道，遵循健康的饮食和锻炼方案（凯利在国际空间站期间就是这么做的）可能会对端粒产生这种影响。宇航员坚持严格的营养计划和锻炼习惯，以对抗太空中的肌肉和骨骼萎缩，因此他们中的一些人在太空中的生活实际上可能比在地面上更健康。环境条件的急剧变化也可能导致他的身体产生具有更长端粒的新细胞，作为一种保护机制。

基因活性改变：

我们基因的活动（导致 DNA 永久改变）一直在变化。当这种情况发生时，一些蛋白质会变得更加活跃，而另一些则会变得不那么活跃。这是衰老过程的一部分，对人类来说都是普遍存在的。某些基因变化会导致疾病，而另一些基因变化则会导致体能或心血管健康的提高。但是，当人们暴露于辐射时，基因活动也会发生变化，由于缺乏来自地球的保护，太空旅行会受到大量辐射。斯科特·凯利 (Scott Kelly) 发现，他兄弟马克 (Mark) 的许多基因活动增加，而这些基因一直处于非活跃状态。

虽然科学家还不能确定，但他们推测这种基因活性的改变至少部分与斯科特·凯利接受的辐射量有关。辐射暴露量的增加可能会导致细胞尝试自我修复，从而增加某些基因活性。

斯科特·凯利还出现了其他基因变化，比如 DNA 突变，而他的兄弟没有出现过这种变化。虽然这些变化并不令人担忧，但随着时间的推移，它们可能会增加患癌症的几率。当人们在太空中待的时间超过一年时，随着这些突变的积累，这可能会更加令人担忧。

体内细菌改变：

我们体内和体表的微生物（科学家称之为微生物群）对我们的健康有重大影响。它们影响消化、新陈代谢，还能影响我们的免疫、骨骼、肌肉和大脑健康。为了了解我们体内的微生物如何在太空中生存，研究人员在凯利进入太空之前、期间和之后采集了他的粪便样本，并将其与他的双胞胎兄弟的粪便样本进行了比较。

他们发现，虽然他在太空中时肠道细菌确实发生了巨大变化，但回到地球后，微生物群迅速恢复到更正常的水平。在这个过程中，他没有经历任何细菌多样性的重大损失——科学家认为，细菌多样性是健康微生物群的关键部分。而且，他回到家后一切迅速恢复正常，这表明这种肠道剧变不会产生严重的长期影响。（作为背景，先前的研究表明，在饮食或居住地改变几周后，肠道微生物就会发生显著变化。）