雙胞胎一人在地球、一人在太空會有什麼差異?NASA研究結果出爐

by:泥仔
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長時間待在太空中,究竟會對人體造成什麼影響呢?NASA就決定透過一對雙胞胎來找答案。

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圖為馬克(左)和史考特(右)在 2015年的合照。兩人都是NASA的太空人,而馬克已經退休了。

Photo: NASA

「我有一個雙胞胎兄弟」

2015年,50歲的美國太空人史考特‧凱利(Scott Kelly)準備前往國際太空站(International Space Station, ISS)執行任務,當時他向NASA的科學家提案道:「嘿,我有一個雙胞胎兄弟馬克(Mark Kelly),你們有興趣做些研究嗎?」史考特回憶道,他的提案最終引起有關單位的興趣,讓NASA決定以此研究長時間待在太空中,會對人體產生的影響

長時間任務時  派得上用場

因此當凱利待在國際太空站的 342天,NASA的研究團也同步監測馬克在地球上的狀況。NASA相信,這份研究將有助於他們規劃其他長時間的太空任務,確保出任務太空人的健康狀況。

12個大學、84個科學家

整個研究來自 12個大學共 84個科學家分成 10組進行。他們一共蒐集了史考特和馬克 27個月的血液、尿液與糞便樣本,以此針對凱利兄弟的生理數據、認知能力、分子組成等面向進行分析,並將研究結果刊登在期刊《科學》上。

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在這張拍攝自 2012年7月的照片中,NASA太空人威廉斯(Sunita Williams)正在踩腳踏車健身。為了對抗肌肉退化,太空人一登上國際太空站就得訓練,每天至少要花兩小時在健身器材上。

Photo: NASA

與人體老化有關的端粒...

令研究團隊意外的是,當史考特在太空時,他的白血球端粒(telomere)意外地變長了。

簡單來說,端粒在細胞分裂中扮演著重要的角色,並會隨著細胞分裂次數上升而越來越短,因此端粒的存在與人體老化息息相關。

因為在「外地」生活很健康?

有參與研究、來自科羅拉多州立大學的輻射癌症生物學家貝立(Susan Bailey)便指出,太空人必須長時間處在微重力、孤立、有輻射風險這些會造成端粒變短的極端壓力下,因此端粒變長完全是預期外的結果,貝立推測,這可能是史考特在太空中必須嚴格控制飲食、保持運動習慣這種健康的生活步調所致。

變長又變短的端粒

然而,在史考特返回地球的 48小時內,他的端粒就迅速變短,甚至比他在啟程前的端粒長度還要再短,因此研究團隊擔心,這種急遽地長度變化,可能會對他的生理健康帶來負面影響。

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2015年,準備前往國際太空站的史考特(右)和馬克(左)在鏡頭前留影。馬克表示,這項計畫意外地讓他們小有名氣,還有人特別拜訪馬克,想跟他要一管血來研究。

路透社/達志影像

出去有改變  回來又恢復

除了端粒長度的改變,當史考特待在太空時,他因為壓力和重力改變的緣故,使得免疫系統出現警訊、基因表現改變、頸動脈擴張、視網膜增厚、腸道微生物變化、認知能力降低等狀況,不過大多情形都在他返回地球的 6個月內恢復正常。

回到地球後  有些東西沒有變回來

然而,除了前面提到的端粒變得更短,研究團隊也發現史考特的T細胞活化狀況、認知能力都有減弱,甚至出現染色體倒置(chromosome inversion)的狀況。對此,有參與研究、康乃爾大學威爾醫學院的生物物理學家曼森(Christopher Mason)說:「我們還不知道這樣的轉變是好還是不好...所以我們會持續去理解為什麼會發生這樣的狀況,這些狀況又會持續多久。」

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在這張拍攝於 2015年12月的照片中,太空人科波拉(Tim Kopra)在執行任務期間來了一小段太空漫步。

路透社/達志影像

樣本小  不能一體適用

研究最後坦承,他們在凱利兄弟身上的發現並不一定適用在所有太空人身上,因此還需要更多相關研究來補足。

此外,研究中也指出,國際太空站多少有受到地球磁場的保護,讓在裡面工作的太空人可以免於宇宙射線(cosmic ray)影響。有參與研究的太空生理學家李(Stuart Lee)便指出,如果NASA未來要執行火星登陸計畫的話,太空人勢必會暴露在更高程度的銀河宇宙射線(galactic radiation)下,這是本次研究沒有觀察到的一大部分。

一份重要的研究

不過輻射癌症生物學家貝立相信,這份雙胞胎研究是他們第一次、如此全面性地探究人體在太空旅行時會出現什麼改變。

彰顯人類韌性

負責協調研究的NASA人類研究計畫副主管普拉次(Steven Platts)則對研究中的發現態度樂觀,他指出,史考特在返回地球後,大部分的數值都回歸平常的狀況可說彰顯了「人體的韌性與回復力」。


上線時間:2019/04/25
增修時間:2019/04/30  修正內文