用双胞胎，NASA做了一次人体试验

Carl Zimmer

斯科特·凯利在国际空间站里生活了340天。其间，他围绕着地球，转了一圈又一圈，同时事无巨细地记录下关于自己的一切——刻画眼睛的形状，从胳膊上抽血，储存尿液，玩电脑游戏以测试记忆力和反应速度。

在240英里（约386公里）之外的地球上，马克·凯利也在做着同样的测试。这位前宇航员，还有重要的一重身份，斯科特的双胞胎兄弟。

通过两人的数据对比，美国国家航空航天局（NASA）试图了解太空环境对人体机能的影响——精确到分子水平。

近日，NASA的研究人员终于在报告中公布了实验结果：那场环绕地球的旅行给凯利的身体造成了大量变化。比如，部分细胞的DNA发生了变异;再比如，某种意义上说，他“返老还童”了。

斯科特回到地球后没多久，他身体的大部分变化逐渐消失了。不过，剩下的——包括基因突变和认知测试成绩的下降，却也让科学家们忧心不已。

“双胞胎实验”

“双胞胎实验”的创意最早是斯科特自己提出来的。2012年，他被NASA选中，和俄罗斯宇航员米哈伊尔·科尔尼延科搭档，去国际空间站执行一项为期一年的任务。任务宣布之前，斯科特询问NASA官员，是否有意将他和他的双胞胎兄弟进行对照比较。

“我们有基因上一模一样的两个人。”他说，“这会是个十分有趣的实验。”

就这样，2015年，“双胞胎实验”启动。

以双胞胎作为实验对象的好处显而易见：只要比较兄弟二人的身体数据，斯科特在太空中经历的生理变化就一目了然了。正如科罗拉多州立大学的肿瘤生物学家、实验合作者苏珊·贝莉博士所说，“他们是同卵双胞胎，这在很大程度上缩小了实验的变量。”

换句话说，斯科特身上出现的全部变化，都可以认为是由太空之旅引起的。

共有10个团队参与了“双胞胎实验”的设计，研究人员们期待着从中获取大量数据。但对于斯科特而言，这次太空旅行倒是与先前的历次任务没什么区别——比如，在失重环境中抽血就是一直以来的例行工作。“抽血的时候，血液溅出去好几次。”他描述道，“不过你能把那些小血滴抓回来。”

科学家们最终发现，在很多方面，斯科特的变化与其他在国际空间站中工作半年的宇航员相仿：生物层面上的变化速度逐渐变慢，这说明，人体或许能在太空环境中达到新的平衡状态。

不过，也有一些令人惊讶的改变，在斯科特的身体上出现了。

贝莉博士就发现，斯科特DNA上的端粒变长了——那是位于染色体末端的“保护帽”，主要作用是确保染色体的完整性。而通常情况下，随着年龄的增长，端粒会不断缩短。可斯科特的端粒偏偏反其道而行之，平均长度不仅没有减少，反而有所增加，仿佛，他的细胞正在变得越来越年轻。

定期锻炼和健康饮食或许是原因之一。但贝莉博士提出了另一个角度的解释：太空环境可能唤醒了斯科特体内一部分沉睡的干细胞。换言之，并不是已有的细胞端粒变长，而是他的身体制造出了一批拥有更长端粒的新细胞。

被激活的基因

太空之旅似乎还改变了斯科特的基因——在他体内，成千上万的基因活跃度大增，且在太空中停留的时间越长，被激活的基因数量就越多。相比之下，在地球上，马克的那些基因则仍保持着安静的状态。

这种情况的出现其实情有可原：国际空间站的辐射水平高于地球表面，而部分被激活基因的主要职责，就是帮助修复受损的DNA。据康奈尔大学的遗传学家克里斯托弗·梅森估计，在这一年的实验过程中，斯科特承受的辐射量是地球上平均值的48倍，他的细胞自然也就一直忙于修复辐射造成的损伤。

但另一些基因被激活的原因，可就没有如此显然了。这些基因在免疫系统中发挥重要作用。或许是空间站的生活压力导致宇航员的免疫系统出现变化，但近期的研究表明，宇航员体内潜伏的病毒也同时被太空唤醒;又或者，这只是免疫系统在面对陌生的太空环境时无所适从而已。

“这是好事还是坏事？想要知道确切的结果，我们还得在更多宇航员身上开展研究。”梅森博士如此评价。

斯科特是在2016年3月1日返回地球的。落地后，他的身体状态紧张，免疫系统也处于高速运转的状态。不过，虽然部分健康数据有些波动，但大部分身体指标很快就回复到执行任务前的水平，比如肠道内的部分细菌数量——在太空中，那些细菌繁殖非常迅速，但回到地球后又回復到正常水平。

变长的端粒也消失了，在斯科特返回地球的48小时之内。贝莉博士及其同僚们还发现，斯科特体内很多细胞的端粒，甚至还短于去往太空前的水平。

“有人问我，去太空能让人永葆青春吗？”贝莉博士说，“我觉得不会。即使太空有这样的魔力，你也得一直待在那儿，永远不能回到地球。”

“在流沙中挣扎”

也有一些生理指标没有回到任务之前的水平。回到地球6个月后，斯科特体内仍有8.7%的基因表现怪异。研究人员还发现，斯科特似乎变“笨”了——认知测试的分数降低，反应速度变慢，反应精准度也有所下降。

究其原因，可能是斯科特的身体发生了生物层面的变化。但宾夕法尼亚大学的认知科学家马赛厄斯·巴斯纳博士指出，也不排除心理因素的影响——斯科特的专注力或许在无意之中下降了，因为“在着陆的那个瞬间，他基本宣告退休，可能不再有动力时刻保持良好状态”。况且，他还不得不处理大量繁杂事务，比如接受电视采访和发表演讲。

在回忆录《忍耐》（Endurance）中，斯科特描述了他回到地球后面临的疼痛、睡眠问题和其他困难。他说，某天晚上，他感觉自己好像“在流沙中挣扎”。

有一次接受采访时，斯科特说他怀疑自己遭受的种种困难正是认知成绩下降的根源。“你很难在感觉不舒服的时候集中精力。”

马克·凯利在接受抽血检查

而他的雙胞胎兄弟斯科特·凯利则在国际空间站里做着同样的事（东方IC 图）

 2016年3月2日，哈萨克斯坦Zhezkazgan，美国宇航员斯科特·凯利成功返回地球（东方IC 图）

斯科特身上的另一个变化也引起了科学家的注意：回到地球后，许多在太空中出现的基因突变仍然存在。“它们是在飞行过程中冒出来的，任务结束后，它们始终没有消失。”梅森博士介绍。

有时候，辐射还会激发一种基因突变，使得细胞在分裂时更易发生突变。最终，这些细胞可能会以不受控制的方式生长，而癌症，或许正是这条疯狂道路的终点。

英国维康桑格研究院的肿瘤生物学家皮特·坎贝尔没有参与这场“双胞胎实验”。在他看来，科学家们目前还无法预测，那些由太空造成的基因突变对斯科特的身体意味着什么。“很难确定具体影响，但我认为，这个规模的基因突变可能会导致癌症风险在一定程度上的提高。”

认知水平下降和DNA突变，这两个难以消除的变化让许多专家忧心忡忡。他们担心，火星之旅将更为危险重重——火星任务可能长达一年，而据梅森博士估计，宇航员所需承受的辐射将是斯科特的8倍。

或许正如凯克里普斯研究中心的托普尔博士所言，斯科特的太空经历是一个残酷的启示。“读完这份基于各种客观数据的论文，我得出一个结论：究竟为什么还有人想要去火星或者太空？这一切太吓人了。”

相比之下，得克萨斯州西南医学中心的细胞生物学家杰瑞·谢伊则颇为乐观。如今，他和同事正在研发药物，希望能刺激细胞，主动修复受辐射损伤的DNA。他相信人们能找到保护宇航员的方法，“我觉得所有问题都有其解决之道”。

与此同时，NASA亦开始筛查实验结果，为制定下一轮前往国际空间站的任务而做准备。“下一次任务不会重复‘双胞胎实验。”NASA人类研究项目首席科学家詹妮弗·弗格蒂说，“我们将从中吸取经验，提点更聪明的问题。我们还会收集很多让人着迷的数据，只不过它们意味着什么，我们暂时还搞不清楚。”

至于贝莉博士，则打算继续研究斯科特忽长忽短的端粒。若能解开这个谜题，没准能解开人类的衰老及各种老年病之谜。

“若我们能明白端粒变化的原因和机制，那将既是宇航员的福音，也是地球上普罗大众的福祉。”