隨著洞察號(hào)火星探測(cè)器登陸火星，載人登陸火星已不再遙遠(yuǎn)，如果未來(lái)登陸火星，必然會(huì)暴露在長(zhǎng)期失重的環(huán)境中，宇航員的健康問(wèn)題該如何處理。一種新的醫(yī)學(xué)——空間醫(yī)學(xué)正在興起。人類(lèi)還有一種額外的方法來(lái)對(duì)抗各種各樣的困難疾病。

科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，在太空環(huán)境中執(zhí)行長(zhǎng)期任務(wù)時(shí)，宇航員是失重的，因?yàn)樗麄兊纳眢w不受地球引力的影響(宇宙飛船的引力只有地球引力的百萬(wàn)分之一，所以科學(xué)家們稱(chēng)之為“微重力環(huán)境”)。此時(shí)，宇航員的骨骼不再需要支撐他們的全部體重，功能的下降可能導(dǎo)致骨骼鈣的流失。研究表明，長(zhǎng)期失重會(huì)導(dǎo)致人體每月骨質(zhì)流失的1%。

事實(shí)上，太空飛行中持續(xù)失重對(duì)宇航員骨骼的影響與骨質(zhì)疏松癥類(lèi)似，骨質(zhì)疏松癥是隨著年齡增長(zhǎng)而出現(xiàn)的。骨質(zhì)疏松癥是一種常見(jiàn)的骨科疾病，患者的骨骼變得非常脆弱，容易骨折。

在一個(gè)人的一生中，他或她的骨骼系統(tǒng)經(jīng)歷了骨骼的不斷增加和減少。人體骨骼由于鈣和各種礦物質(zhì)的存在而變得強(qiáng)壯和有彈性，這些礦物質(zhì)負(fù)責(zé)支撐身體的重量。只要我們堅(jiān)持體育鍛煉很長(zhǎng)一段時(shí)間，不僅我們的身體會(huì)更好，我們的骨骼也會(huì)更健康和強(qiáng)壯。

然而，當(dāng)人們進(jìn)入老年階段，他們的運(yùn)動(dòng)變得遲緩，不僅不再堅(jiān)持體育鍛煉，而且變得不活躍。這時(shí)你的肌肉和心血管系統(tǒng)開(kāi)始老化。在失重的太空中，宇航員不再需要站立、行走或舉起重物，他們的肌肉，尤其是下半身的肌肉，由于缺乏鍛煉而處于閑置狀態(tài)。由于不需要克服重力將血液泵入大腦，宇航員的心血管系統(tǒng)不再像在地球上那樣強(qiáng)健。

當(dāng)宇航員進(jìn)入失重環(huán)境時(shí)，他們的身體功能可以正常調(diào)節(jié)，所以上述情況一般不會(huì)造成大問(wèn)題。然而,當(dāng)宇航員從太空返回地球,他們可能會(huì)陷入昏迷由于腦部血液供應(yīng)不足,或不能正確地站由于骨質(zhì)疏松癥,或無(wú)法正確操作儀器由于體內(nèi)肌肉的不平衡等,可能危及宇航員的生活。

科學(xué)家為宇航員設(shè)計(jì)了一系列特殊的運(yùn)動(dòng)設(shè)備，以將微重力的風(fēng)險(xiǎn)降到最低。目前，國(guó)際空間站在太空中裝備有三種運(yùn)動(dòng)器材。前兩個(gè)是早期的產(chǎn)品，其中一個(gè)被稱(chēng)為“雙輪測(cè)力計(jì)”。它看起來(lái)像一輛健身自行車(chē)，

但是有一個(gè)特殊的肩帶來(lái)防止練習(xí)者漂浮。該儀器的主要功能是加強(qiáng)宇航員腿部肌肉的鍛煉和心血管系統(tǒng)的功能。它的優(yōu)點(diǎn)是容易操作，但缺點(diǎn)是它不能為骨骼提供足夠的重量。另一種被稱(chēng)為“踩踏板步行者”，旨在增強(qiáng)骨骼。步行者的底部經(jīng)過(guò)特殊的彈性處理，使鍛煉者能夠感受到類(lèi)似地球引力的拉力。壓力太大了，宇航員不得不每隔五到十分鐘停下來(lái)休息一下。

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，體育鍛煉可以有效增強(qiáng)宇航員的體質(zhì)，減少骨質(zhì)流失，延緩骨質(zhì)疏松癥的出現(xiàn)。為了保證任務(wù)的順利完成，宇航員必須每天至少鍛煉一到兩個(gè)小時(shí)。此外，宇航員必須服用由專(zhuān)家準(zhǔn)備的藥物來(lái)預(yù)防身體疾病。隨著研究的不斷完善，體育專(zhuān)家希望設(shè)計(jì)出更高效、更有活力、更令人愉快的運(yùn)動(dòng)設(shè)備，讓宇航員盡可能少地花時(shí)間鍛煉，盡可能有益于健康。

研究宇航員失重狀態(tài)下生理變化的科學(xué)家們表示，在找到更有效的方法之前，老年人和宇航員都應(yīng)該堅(jiān)持體育鍛煉。有規(guī)律的體育鍛煉可以提高身體素質(zhì)，預(yù)防心臟病、糖尿病或結(jié)直腸癌。

宇航員在太空中，無(wú)時(shí)無(wú)刻不能離開(kāi)飛船的保護(hù)。飛船為宇航員提供了自由呼吸的空氣，提供了合適的溫度，使水循環(huán)，并保護(hù)他們免受外部真空的影響。從這個(gè)角度來(lái)看,宇航員在飛船中生活更像胎兒在子宮懷孕,母親的子宮對(duì)胎兒的發(fā)展提供氧氣和各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),而且還充當(dāng)孵化器和廢物處置站,保護(hù)胎兒免受外部環(huán)境。

我們?cè)鯓硬拍芨玫亓私庥詈絾T在太空中的健康狀況?科學(xué)家在飛船上裝備了各種生物傳感器，目的是能夠隨時(shí)收集信息，以艙內(nèi)各種有機(jī)生命，包括宇航員、各種動(dòng)植物、細(xì)胞等生存條件的監(jiān)測(cè)。這些生物傳感器測(cè)量生命體征和生理指標(biāo)，包括心率、血壓和體溫。它們可以嵌入被監(jiān)視的物體中，可以戴在表面上，也可以放置在飛船的各個(gè)部分。利用這些傳感器，科學(xué)家可以隨時(shí)收集各種實(shí)驗(yàn)參數(shù)，判斷整個(gè)航天器生命維持系統(tǒng)的運(yùn)行情況。

科學(xué)家們正在開(kāi)發(fā)一種可穿戴的微生物傳感器，以測(cè)量宇航員血液中生物化學(xué)成分的變化，如酸度、鉀、鈣、二氧化碳和氧氣的變化，看看宇航員能否適應(yīng)太空飛行。傳感器必須盡可能小，以便吞咽時(shí)不會(huì)危及宇航員的正常生理功能。

事實(shí)上，微生物傳感器在人類(lèi)的日常醫(yī)療中也非常有用。例如，科學(xué)家希望能夠通過(guò)微生物傳感器對(duì)腹部的胎兒進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)，如果發(fā)現(xiàn)胎兒有任何異常，立即將信息發(fā)送給醫(yī)生?？茖W(xué)家們還設(shè)想在微小的生物傳感器上安裝微型外科設(shè)備，這些傳感器可以在體內(nèi)運(yùn)作。

許多疾病，如腫瘤或病原體感染，是由它們產(chǎn)生的蛋白質(zhì)引起的，如果了解這些致病蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，科學(xué)家們也許能夠設(shè)計(jì)出更多的新藥，在提高藥效的同時(shí)盡量減少毒性副作用。

你怎么知道蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)?它可以被x射線反復(fù)轟擊。為了獲得準(zhǔn)確的信息，整個(gè)轟擊過(guò)程必須盡可能避免外界的干擾。然而，重力在地球上任何地方都是不可避免的，所以為了擺脫重力的干擾，科學(xué)家們現(xiàn)在把他們的實(shí)驗(yàn)室搬到了太空。在那里，科學(xué)家不僅可以精確地獲得蛋白質(zhì)晶體的三維結(jié)構(gòu)，而且還可以種植一些用于治療疾病。目前，科學(xué)家在太空實(shí)驗(yàn)中獲得的蛋白質(zhì)晶體的三維結(jié)構(gòu)比地球上高出40%以上。

在中美洲和南美洲有一種叫查格斯的疾病。它是由寄生蟲(chóng)傳播的查格斯病毒引起的惡性感染。它威脅著大約2000萬(wàn)人的生命。恰加斯病毒寄生在一種可以休眠多年的寄生蟲(chóng)體內(nèi)。一旦激活，它攜帶的病毒就會(huì)感染人類(lèi)。查格斯的疾病病毒很容易攻擊心臟，感染者的心肌最終會(huì)變?nèi)跎踔疗屏?。在過(guò)去，人們錯(cuò)誤地認(rèn)為恰加斯患者死于心臟病，而不是病毒感染。

幸運(yùn)的是，在20世紀(jì)90年代初，研究人員從哥斯達(dá)黎加的一種熱帶植物中分離并提取了一種蛋白質(zhì)，這種蛋白質(zhì)能有效地阻止寄生蟲(chóng)中的恰加斯病毒。科學(xué)家希望進(jìn)一步了解這種蛋白質(zhì)材料的結(jié)構(gòu)。先前基于地面的分析蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的嘗試已經(jīng)失敗。后來(lái)，宇航員在太空中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以獲得這種蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)。治療恰加斯病的機(jī)會(huì)大大增加了。

到目前為止，在NASA的幫助下，科學(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了30多種用于治療的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，其中一些已經(jīng)作為新藥進(jìn)入了不同階段的臨床試驗(yàn)。科學(xué)家們相信，通過(guò)對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的更多了解，可以開(kāi)發(fā)出更多治療流感和糖尿病等疾病的藥物，這些疾病在世界各地更為常見(jiàn)。

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