NASA“双胞胎实验”中的双胞胎航天员(图片来源:NASA官网)
“双胞胎实验”取得了很多研究成果,其中一项发现就是——太空中人的端粒会变长。既然端粒的加长意味着衰老速度的减缓,那是不是表明长时间的空间飞行会延长人类的寿命呢?
我们先来了解下什么是端粒。端粒是一小段DNA-蛋白质复合体,存在于染色体末端,用于保护DNA主要部分不在细胞分裂期间受损,端粒的长度反映细胞复制史及复制潜能,随着年龄的增长,端粒长度往往会缩短。端粒越短,表明细胞的寿命越短;越长,表明细胞的再生能力越强。所以,端粒的加长意味着衰老速度的减缓。
端粒位于染色体末端(图片来源:NASA官网)
然而,令人遗憾的是,NASA研究人员发现,在斯科特返回地球后的几天内,他的大多数端粒又缩短了,恢复到和迈克相同的长度[1]。变长和变短的原因都很复杂,科学家们还在研究中,但端粒变长和航天员在国际空间站执行严格的体能训练并限制热量摄入是有关系的。所以,不管在天上还是地球上,更健康的生活方式可以延长寿命。
其实,太空并不是神话故事里长生不老的仙境,包括NASA“双胞胎实验”在内的一系列研究结果表明,太空环境对我们并不友好。先不考虑高真空、强辐射、极端温度等恶劣因素,单就重力因素而言,人类在地球上生活了数十万年,身体是按照适应地球重力环境的方向来进化的,目前看来人类并不适应在微重力环境下生存。
长期飞行的航天员免疫功能为什么下降?航天飞机、俄罗斯飞行器和国际空间站上进行的实验表明,微重力环境下免疫细胞信号、细胞因子发生了变化,表明免疫系统在微重力条件下受到抑制。当然,微重力之外,生理压力、昼夜节律紊乱、辐射和其他航天因素也可能影响航天员的免疫反应[2]。
针对心脑血管功能退化的现象,科学家研究发现,在微重力环境下,人类会出现心脏的形状改变,用于收缩血管的肌肉萎缩等情况,从而导致心脑血管功能,如调节血压的能力下降[3]。
肌肉萎缩、骨丢失(骨密度下降)等现象,都与人在微重力环境下处于低动力状态有关,可以通过在太空中开展合理的锻炼能得到有效缓解。骨丢失原因及机理的研究不仅有利于航天员的健康,也有助于解决地球上人类衰老造成的骨骼强度下降等问题。
经过长期太空飞行的航天员还出现视力下降现象。有意思的是,男性航天员这一问题似乎比女性严重,小鼠实验以及航天员在轨测试研究表明,航天飞行改变了脑阻力动脉的血管收缩力、机械性和总体结构性质,使得血液向大脑的血流可能升高,这可能会提高颅内压并导致航天员产生视力障碍[4]。
航天员在国际空间站进行眼部超声成像检查(图片来源:NASA官网)
尽管如此,人类探索太空的脚步不会停止。中国空间站里有许多航天医学实验项目,研究太空环境对人体的影响和对策,相信会产生一大批成果造福人类。
参考文献:
[1] NASA’s Twins Study Results Published in Science Journal. NASA官网(https:// www.nasa.gov/feature/nasa-s-twins-study-results-published-in-science)
[2] Scientists Probe How Long-Term Spaceflight Alters Immunity. NASA官网(https://www.nasa.gov/feature/scientists-probe-how-long-term-spaceflight-alters-immunity)
[3] Cardiovascular Health in Microgravity. NASA官网(https://www.nasa.gov/ mission_pages/station/research/station-science-101/cardiovascular-health-in-microgravity/)
[4] Fluid Shifts Before, During and After Prolonged Space Flight and Their Association with Intracranial Pressure and Visual Impairment. NASA官网(https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/experiments/explorer/Investigation.html?#id=1126)
科学审核:爱太空、杨宇光