遨游太空340天 NASA宇航員的身體有啥變化?
原標(biāo)題:遨游太空340天,NASA宇航員的身體有啥變化?
58年前的今天,前蘇聯(lián)宇航員尤里·阿列克謝耶維奇·加加林作為第一個(gè)地球人登上外太空,完成了世界上首次載人宇宙飛行,實(shí)現(xiàn)了人類進(jìn)入太空的愿望。最近,美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)基于對(duì)一對(duì)雙胞胎宇航員的研究得出結(jié)論:即使人類的身體處于外太空環(huán)境一年,仍可以“維持健康”。
據(jù)CNN報(bào)道,NASA的研究結(jié)論基于對(duì)宇航員斯科特·凱里及其雙胞胎兄弟馬克的對(duì)照實(shí)驗(yàn)而產(chǎn)生。在2015年至2016年期間,宇航員斯科特在外太空空間站工作了340天,而作為對(duì)照,馬克則在地球上待了340天。
在斯科特從太空返回后,研究人員對(duì)斯科特的身體狀況進(jìn)行了檢查。研究人員發(fā)現(xiàn),雖然斯科特的狀態(tài)已經(jīng)恢復(fù)了正常,但由于長(zhǎng)時(shí)間處于外太空環(huán)境,身體某些部分仍然發(fā)生了變化。研究人員表示,斯科特身上發(fā)生的變化,涉及人類生理學(xué)、行為健康學(xué)、微生物學(xué)以及分子組學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域,有助于我們認(rèn)識(shí)在太空生活將會(huì)對(duì)人類的身體產(chǎn)生怎樣的影響。
在太空一年,斯科特怎么樣?
在回到地球的前幾天,斯科特的日子并不好過(guò),他首先感染上了流感,又經(jīng)歷了關(guān)節(jié)和肌肉疼痛,并得了蕁麻疹和皮疹,總是感到頭暈、惡心和疲勞。
斯科特認(rèn)為,這些異常都是由于他的身體重新回歸到地球的重力環(huán)境中,且在身體免疫能力下降的情況下,接觸到各類不一樣的人所產(chǎn)生的生理及情緒反應(yīng)。在這之后,他大概花了6個(gè)月的時(shí)間,才讓自己的身體恢復(fù)到100%健康的狀態(tài)。
斯科特和馬克的研究團(tuán)隊(duì)由來(lái)自全美8個(gè)州12所大學(xué)的84名科研人員組成。他們?cè)?7個(gè)月內(nèi),對(duì)斯科特和馬克的血液、血漿、尿液、糞便樣本進(jìn)行了收集,并對(duì)他們進(jìn)行了認(rèn)知測(cè)量,后將研究結(jié)果11日發(fā)布于《科學(xué)》雜志上。“該項(xiàng)目是研究太空航行中,人類的表觀遺傳學(xué)和基因表達(dá)的重要一步,并可以進(jìn)一步推動(dòng)個(gè)性化醫(yī)療的發(fā)展,以及了解在外太空航行中,如何保持宇航員健康?!泵绹?guó)宇航局總部首席健康與醫(yī)療官員JD Polk說(shuō)。
一年的外太空旅行,致使斯科特的身體產(chǎn)生了頸動(dòng)脈變粗、DNA損傷、基因表達(dá)發(fā)生變化、視網(wǎng)膜增厚、腸道菌群改變,以及一個(gè)被稱為端粒的染色體末端結(jié)構(gòu)改變等變化,但并沒(méi)有造成DNA變異。
在斯科特身上發(fā)生的基因表達(dá)改變,被歸結(jié)于人體DNA修復(fù)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)的效用。在斯科特到達(dá)外太空后,有超過(guò)1000個(gè)基因發(fā)生了改變。研究人員認(rèn)為,其中有些基因的改變?cè)陬A(yù)料之中,比如由于宇航員在外太空中骨密度降低,而導(dǎo)致的與骨形狀相關(guān)的DNA發(fā)生的改變。但有助于生產(chǎn)熱量以及保護(hù)人體的線粒體和免疫系統(tǒng)基因發(fā)生的變化,則反映了長(zhǎng)期航天飛行對(duì)宇航員身體產(chǎn)生的壓力。
與前期相比,后期進(jìn)行太空旅行時(shí),斯科特身體發(fā)生的基因變化,幾乎是前期的六倍。在太空環(huán)境中,斯科特體內(nèi)染色體末端端粒出現(xiàn)延長(zhǎng),而通常,端粒的長(zhǎng)短變化與衰老或疾病等因素相關(guān),并且一般隨著年齡的增長(zhǎng)而縮短。返回地球后,斯科特的端粒與在空間站時(shí)相比迅速縮短。研究人員對(duì)此擔(dān)憂,可能會(huì)對(duì)他的健康產(chǎn)生負(fù)面影響。
某種變化也發(fā)生在斯科特的眼球上。他的視網(wǎng)膜神經(jīng)變得僵硬,眼睛周圍的脈絡(luò)膜層出現(xiàn)褶皺。這些變化與視力清晰度密切相關(guān),這種癥狀通常被稱作“太空飛行相關(guān)神經(jīng)眼綜合征(SANS)”,并在其他男性宇航員身上也曾出現(xiàn)。這種癥狀產(chǎn)生的成因主要是由于失重環(huán)境導(dǎo)致的人體體液移位,給靜脈、眼睛及血管帶來(lái)了壓力。
失重帶來(lái)的體液移位也給斯科特的心血管系統(tǒng)帶來(lái)了壓力。斯科特的頸動(dòng)脈壁發(fā)生了增厚,血液中的膠原蛋白水平也發(fā)生了變化,而這些指標(biāo)在醫(yī)學(xué)上與心血管隱患息息相關(guān)。但所幸,在回到地球后,斯科特身上這些指標(biāo)恢復(fù)了正常。
斯科特的經(jīng)歷,有助防止“空間暈眩癥”嗎?
在外太空中,宇航員會(huì)面臨由失重帶來(lái)的一系列的風(fēng)險(xiǎn),宇航員必須面臨暴露在輻射之下,經(jīng)歷晝夜顛倒、漂浮時(shí)產(chǎn)生的人體體液位移等壓力狀況。在這種情況下,宇航員會(huì)經(jīng)歷面部浮腫、頭脹、頸部靜脈曲張等身體癥狀。
由失重造成的“空間暈眩癥”發(fā)生在最初進(jìn)入太空的48小時(shí)內(nèi),會(huì)導(dǎo)致宇航員食欲不振、頭暈或嘔吐。隨著時(shí)間逐漸增長(zhǎng),在空間站待到六個(gè)月以上的宇航員將會(huì)經(jīng)歷骨質(zhì)疏松及肌肉萎縮,也會(huì)經(jīng)歷免疫能力下降及心血管功能失調(diào),因?yàn)槭е?,宇航員的身體經(jīng)常處于漂浮狀態(tài),心臟不需要像在重力環(huán)境中一樣“賣力”供血增加身體機(jī)能活性。
NASA希望更好地了解太空旅行對(duì)宇航員的所有生理和心理影響,為登陸火星或更遙遠(yuǎn)目的地的飛行任務(wù)做好準(zhǔn)備?!鞍l(fā)生在斯科特身上的實(shí)驗(yàn)證明了‘人體的彈性與強(qiáng)健性’?!?nbsp;美國(guó)宇航局人類研究計(jì)劃的副首席科學(xué)家史蒂文·普拉茨表示。但同時(shí)這項(xiàng)研究也顯示出,在未來(lái)進(jìn)行更遠(yuǎn)途的外太空飛行任務(wù)時(shí)(如登陸火星),需要對(duì)宇航員進(jìn)行某些特定保護(hù)。
該項(xiàng)研究也對(duì)于癌癥治療頗有意義。在斯科特身上發(fā)生的變化,展現(xiàn)了身體如何應(yīng)對(duì)及適應(yīng)壓力,因此人們也可以了解身體如何對(duì)癌癥等病灶作出反應(yīng)。
“這項(xiàng)研究是空間生命科學(xué)的基石,它展現(xiàn)了身體細(xì)胞分子在太空環(huán)境是如何變化的,以及如何借此來(lái)測(cè)控宇航員的健康狀況?!泵绹?guó)宇航局人類研究計(jì)劃首席科學(xué)家Jenn Fogarty說(shuō)。“這項(xiàng)研究也為其他已經(jīng)開(kāi)啟的研究打開(kāi)了一扇‘新大門’?!?/p>
新京報(bào)記者 劉壹昭
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