2015 年 3 月至 2016 年 3 月之间的一年时间里，美国宇航局宇航员斯科特·凯利 (Scott Kelly) 在距离地球数百公里的国际空间站的微重力环境中度过了一生。 他的同卵双胞胎、宇航员同伴马克就住在这里。
这是一次难得的机会。 凯利兄弟的基因相同，这意味着科学家可以通过地球上的控制来追踪斯科特身体因生活在太空而发生的变化。 现在他们已经交付了第一个全面的、集成的多组学分析长期太空飞行对人体的影响。
美国宇航局太空生命和物理科学研究与应用部门的克雷格·昆德罗特（Craig Kundrot）表示：“这支团队在人类生物学各个层面进行了前所未有的研究：从人类细胞和微生物组的分子分析到人类生理学再到认知。”
“双胞胎研究是 NASA 制定适合尖端组学分析的研究政策的先驱和推动者。本文是这项高度综合研究的第一份报告，这项研究始于五年前，当时研究人员第一次聚集在一起。”
人类在地球上生活了数千年。 我们出生在地球上，我们在地球上进化。 但把我们置于太空、微重力和电离辐射中，事情就开始发生变化。
我们可以追踪个人的一些变化——例如，这就是我们知道长途太空飞行会导致眼睛的解剖变化， 迅速的骨密度丧失， 和大脑微观结构的变化。
但对于双胞胎，我们可以真正深入研究本质，观察分子水平的变化。 这就是世界各地 10 个科学家团队所做的事情NASA 双胞胎研究。
在这篇新论文中，他们描述了斯科特身体与马克相比的各种变化。 我们从初步结果中已经知道，缺氧应激，炎症增加，以及来自太空生活的巨大营养变化导致 Scott 的基因表达发生 7% 的变化，特别是与免疫系统有关。
斯科特眼睛的变化——包括眼球变平和视网膜神经变粗——与其他宇航员观察到的情况一致，骨密度下降也是如此。
一个团队发现太空飞行导致了细菌比例在肠道微生物组中 - 尽管微生物组细菌的多样性没有改变。 这些知识可以帮助设计一种前生元、益生元和后生元的方案，以实现以下目标：帮助保持微生物群的健康。
这疫苗在太空中的效果与在地球上一样好，所以这是个好消息。 还有其他积极的变化。 即使在太空中，斯科特的饮食和锻炼方式似乎也比地球上的马克更健康，导致体重减轻。
有趣的是，斯科特白细胞中的端粒长度发生了变化。 这些是我们染色体末端的保护帽，通常，随着时间的推移，每次细胞分裂，它们都会变短，直到它们变得短到无法再分裂为止。 尽管斯科特的一些端粒缩短了，但有些端粒却显着变长，这与所有人的预期相反。
电离辐射导致斯科特的染色体发生一些结构变化，微重力环境导致他的颈动脉壁增厚和胶原蛋白流失。 认知上也发生了一些变化。 尽管斯科特的认知能力在太空中保持良好，但在他返回地球后确实有所下降。
值得庆幸的是，这些变化大部分都是暂时的，但返回火星的时间会更长，可能会看到这些影响增加，甚至可能呈指数级增长。 而且，虽然现在他已经基本恢复正常了，但是一些变化却依然存在。
“虽然平均端粒长度、整体基因表达和微生物组变化在返回地球后六个月内恢复到接近飞行前的水平，但观察到短端粒数量增加，并且一些基因的表达仍然受到干扰，”研究人员在论文中写道。
“这些多组学、分子、生理和行为数据集为未来人类太空飞行的假定健康风险提供了有价值的路线图。”
该研究发表于科学。
