太空旅行要緩緩!國際空間站蠕蟲研究顯示低重力會改變基因 尤其是...

2020-11-27 前瞻網

一項對國際空間站上蠕蟲的研究顯示，太空的低重力改變了我們的基因，為未來的載人任務創造了潛在的阻礙。

埃克塞特大學的研究人員設計了一個實驗，讓蠕蟲在繞地球軌道運行的空間站上進行實驗，以研究重力對DNA的影響。

研究小組發現，雖然大多數基因只受到輕微影響，但神經系統細胞，也就是我們所知的神經細胞受到的影響尤為嚴重。

這是發表在《Cell Press》期刊上30篇論文之一，主要研究長期太空飛行或低重力對人類和其他動物的影響。

與此同時，美國國家航空航天局(NASA)正加緊準備在2024年將第一位女性和一名男性送上月球，並在2030年將之送上火星——這一旅程將耗時8個月。

蠕蟲研究的第一作者蒂姆·埃斯裡奇（Tim Etheridge）博士說，了解哪些基因會受到太空旅行的影響，可以幫助有針對性地進行治療，降低太空旅行的危險性。

自從2000年第一批太空人抵達國際空間站以來，國際空間站進行了包括蠕蟲、果蠅、老鼠和人類在內的一系列調查。

在《細胞》雜誌上發表的30篇新論文中，有一篇是看到蠕蟲被送到國際空間站，另一篇是放在地球上的離心機上，研究它們的基因是否有任何變化。  

研究小組發現，雖然大多數基因只會受到重力變化的輕微影響，但神經系統細胞，也就是我們所知的神經元會受到特別的影響。

據英國研究小組稱，基因變化可能是太空人在太空中出現視力和血液流動等諸多問題的原因。

減少重力對健康的影響就可以減緩太空中身體的衰退，這是深空探索的「關鍵一步」，而了解低重力對基因的影響是減少這些影響的重要第一步。

埃斯裡奇博士說，他們觀察了蠕蟲基因組中每個基因的水平，並確定了一個由國際空間站較低重力水平引起的清晰的變化模式。

他說:「這些變化可能有助於解釋為什麼人體對太空飛行會產生不良反應。」他補充說，這「為我們降低太空飛行對健康的影響提供了一些治療目標。」

這些蠕蟲名為秀麗隱杆線蟲，它們被置於比地球上更低的重力環境中，而在地球上，通過離心機可以獲得更高的重力。

然後，研究人員在每次實驗前後檢查基因，以便更好地了解重力是如何影響基因的，並尋找可能的治療方法。

在低重力環境下，大約有1000條蠕蟲的基因發生了「微妙的變化」。

第一作者，博士生克雷格·威利斯（Craig Willis）說，克服任何生理條件首先需要了解其潛在的分子機制。他說:「我們已經確定了受重力變化影響的神經元功能和細胞新陳代謝的基因。」

研究人員發現，一些基因會受到更強的影響，特別是神經系統細胞，它們通過化學信號和電脈衝在大腦和神經系統的不同部分之間傳遞信息。

威利斯說:「這些蠕蟲顯示出的分子特徵和生理特徵與人類的相似。」「我們的發現應該為更好地理解太空飛行導致的哺乳動物健康下降，並最終影響人類健康提供基礎。」

埃斯裡奇博士說:「這項研究突出了歐洲和英國科學家在太空飛行生命科學研究中的持續作用。」

另一項研究，作為這一最新研究的一部分，研究了低重力和太空飛行的影響，以及由太空飛行引起的線粒體變化。

NASA艾姆斯研究中心(Ames Research Center)的一個多學科團隊通過從多個不同資源收集的數據發現，導致太空人骨骼和肌肉流失、免疫功能障礙以及心臟和肝臟問題的共同原因。他們發現線粒體功能障礙是導致這些問題的原因。

資深作者阿夫辛·貝赫什蒂（Afshin Beheshti）說:「我們首先想知道，在太空中的身體是否存在某種普遍的機制，能夠解釋我們的觀察結果。」「我們反覆發現，線粒體調節發生了一些事情，導致一切都不正常。」

他們發現肝臟、眼睛和其他部位的問題都與與線粒體有關的通路有關——所以進一步研究發現這是一個共同的聯繫。

貝赫什蒂說:「看到線粒體如此重要，我完全驚呆了，因為它們不在我們的關注範圍之內。」該團隊希望現在能夠開發出對策，包括降低線粒體疾病風險的藥物。

另一項由桑福德·伯納姆·普雷比醫學發現研究所進行的研究發現，在國際空間站上生活了一半時間(即幾周)的果蠅，「心臟經歷了極大的結構和生化變化」。

這項發表在《細胞報告》上的研究表明，在太空中待很長時間的太空人——在月球上形成殖民地或前往遙遠的火星旅行所需要的時間——可能會遭受類似的影響。

這項研究還揭示了新的見解，有一天可能會幫助地球上長期臥床休息或患有心臟病的人。

「這是第一次，我們可以看到在太空人研究中可能導致心臟狀況的細胞和分子變化。」該研究的作者凱倫·奧克爾(Karen Ocorr)說。

「我們開展這項研究是為了了解微重力對心臟的影響，現在我們有了路線圖，可以用來制定策略，讓太空人的心臟保持強壯和健康。」

關於蠕蟲的研究結果發表在《iScience》雜誌上。

編譯/前瞻經濟學人APP資訊組

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