本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。
美國航天局的「斯考特凱利」雙胞胎研究是怎樣改寫太空醫學的未來的？
「這篇論文是太空中的人類基因組學時代的開始。」
2015和2016年間，雙胞胎兄弟斯考特和馬克凱利住得離彼此儘可能得遠。馬克在地球上過著他的正常生活，打打高爾夫，四處轉轉。與此同時，斯考特在離地球表面254英裡的國際空間站待了一年。如今，《科學》刊登的一篇論文中描述的對凱利兄弟進行的一系列實驗（被認為）正在為太空醫學的未來做著準備。
在一個出版社會議上，科學家提醒道這些結果不應該被拿來作為我們已經做好殖民遙遠星球的準備的證據。不可否認的是，這項研究為空間醫學領域奠定了至關重要的基礎，研究的共同作者兼約翰霍普金斯大學內科專家安德魯芬伯格博士告訴天文在線。
「那實際上才是我們這個研究最重要的（意義），」 芬伯格說。「這篇論文是太空中的人類基因組學時代的開始。」
馬克和斯勞特凱利，美國航天局的雙胞胎實驗中的雙胞胎
美國航天局的雙胞胎研究將怎樣把我們帶進太空
從凱利兄弟的對比中可以看出太空影響了腸道微生物組，引起細菌轉移。待在太空中導致斯考特脖子上的頸動脈輕微加粗還改變了他頭部流體的移動方式，這可以解釋為什麼有些太空人反映在太空中會出現視力問題—一種名為航天神經眼綜合症（SANS）的症狀。此外，他的端粒—染色體末端隨時間縮短的保護蓋—加長了，這也意味著他生理年齡的變化速率減慢了。即使那些端粒在他一回到地球時就又變短了。
這些健康指數將是日後美國航天局發展他們標明太空人在太空中會面臨的不同健康風險的人類研究線路圖的焦點。各種風險被指定成紅色，黃色或綠色的狀態，賓夕法尼亞大學為美國航天局進行研究的時間生物學家馬蒂亞斯巴斯納博士告訴天文在線。
「簡而言之，他們有這樣一份線路圖需要去完成，這樣一來我們就能在把太空人送上火星前獲得所有綠色或黃色的區域。」巴斯納說。
「紅色」狀態表示我們不知道要怎樣在特定的太空環境中處理的狀況。比方說，我們可能能在較低的地球軌道對付SANS，但美國航天局不清楚如何在更長距離的任務中處理它。黃色狀態標示著美國航天局有些辦法對付的狀況。標註綠色狀態的狀況則風險較低。
美國航天局對航天神經眼症候群的風險的分類
隨著我們對太空狀況處理方法的開發，雙胞胎研究數據有望幫助我們把一些顯眼的紅燈轉變成黃色或綠色。開發治療手段的關鍵之一，芬伯格補充道，是能夠在太空中進行深度分析，他加上這也正是雙胞胎研究的另一大收穫。
太空醫學的發展
與健康有關的太空研究是很難的，芬伯格點明。這包括往返地球的太空艙供應，以及用難以置信得少的血量開展工作—比醫院允許從孩子身上抽取的量還要少。雙胞胎研究證明我們做研究不需要一噸的血從而打破了這個束縛，開啟了用安全的方式在太空進行分析的門。
「我們在雙胞胎研究中得到的事實是，在太空中獲取的樣本，即使體積小到只用於太空飛行，也適合基因分析，」他說。
在太空中進行基因分析的能力，史丹福大學的遺傳學家麥可斯奈德博士補充，是必不可少的。他對於未來太空探索的想像是能夠在太空中實時進行個性化基因分析，這樣我們就可以識別並應對未來可能會出現的疾病
「關於去火星這一長期任務的一點是，一旦你踏上旅途，如果你的健康狀況出了什麼問題，你將不得不嘗試自己去解決它，」斯奈德跟天文在線說。解決那些麻煩的關鍵，他說，是得到正確的診斷並有充足的時間去作出反應。
「我的夢想是能以比我們現在高許多的水準實時分析人們。」
「我的夢想是能以比我們現在高許多的水準實時分析人們，」他繼續說。「人們正在研究的技術或許可以通過血樣採集看出他們的心臟，新陳代謝以及壓力健康方面發生了什麼。」
我們已經能進行迅速的基因分析，但僅限在擁有安全可預測性的地球上。為了驗證是否能把至少一部分技術帶進太空，芬伯格在美國航天局模擬微重力的飛機「嘔吐彗星」上進行了一些分析。
事實證明在微重力環境下處理血樣是沒問題的。這是向前邁出的重要一步，因為這說明在穿梭太空去火星的路上運行測驗將是有可能的。然而，芬伯格補充，我們還有路要去探索：「驗序方式必須與在地球上不同。你沒法有臺大驗序機。」
另一位參與研究的科學家，威爾康納爾醫學院的克裡斯梅森博士已經朝這個方向邁出了一大步。2016年的時候，他開發出一款基於納米孔的驗序機，首次實現在國際空間站上進行基因分析。這樣的技術對太空醫學來說是開創性的，斯奈德補充，因為這能有助於實時檢測疾病或者分析星際旅行者的健康，這樣我們就能在疾病蔓延到未來的深空殖民地前對它加以控制。
「想像一下如果太空飛行器裡有真菌或某些東西生長，你實際上能用可攜式的驗序機把它（的基因序列）弄清楚。那其實現在已經存在了，」斯奈德說。
飛越近地軌道
在月球，火星及其他星球定居的大計劃已經被私人航空公司以及美國政府宣布。找到在那些任務中讓太空人保持健康的正確技術將是他們成功的關鍵，但即使在雙胞胎研究之後，仍留下一個大問題：當我們離地球更遠之後會發生什麼？
斯考特凱利在國際空間站上的住所
芬伯格說我們仍不知道一旦越過低空軌道待更久的時間會發生什麼。已知的是高能宇宙射線會損害DNA；在太空中，這可能會在癌症風險以及其他健康問題上極大地影響未來的星際旅行者。
「近地軌道的暴露水平要比火星甚至月球任務中所經歷的低得多，」芬伯格說。「我認為我們在對近地軌道之外基因組和表觀基因組的穩定性有更多了解前都不該前往火星，因此應該儘可能早地計劃納入下一項任務的工作。」
進入深空的風險是無法避免的，巴斯納補充。「這相當難，輻射當然是個問題，同時我估計在某個時候，如果我們想在未來十年內去那的話，我們將不得不承擔（相應的）風險。」
即使美國航天局的雙胞胎研究當下沒法回答輻射的問題，它向弄清楚太空到底有多危險邁出了一步。關於我們進入近地軌道所承擔的風險，它提供基準信息的能力是開創性的—這是塊隨著我們不可避免地越來越深入太空，讓我們明白將面臨的威脅的重要墊腳石。
參考資料
1.WJ百科全書
2.天文學名詞
3. Emma Betuel-七仲夏
如有相關內容侵權，請於三十日以內聯繫作者刪除
轉載還請取得授權，並注意保持完整性和註明出處