图片 1

无论如何,德国达姆施塔特技术大学辐射生物学和DNA修复专家Markus
L?觟brich在接受《中国科学报》采访时表示,了解长期太空飞行的健康风险对于最佳地“保护”宇航员免受微重力和电离辐射的影响至关重要。“也就是说,如果风险是已知的,就可以考虑采取相应的对策,将其影响降到最低。”

时间膨胀是一种物理现象:假设两个完全相同的时钟,拿着甲钟的人发现乙钟比自己的走得慢。这现象常被说为是对方的钟「慢了下来」,但这种描述只会在观测者的参考系上才是正确的。

图片 2

具体来说,研究人员发现 DNA 甲基化的情况在增加,这是 DNA
修饰的一种形式,能在不改变 DNA 序列的前提下,改变遗传表现。

Scott回到地球后的6个月里,他的染色体发生了很大程度上持续的基因变化。部分倒置,或端对端翻转。这将导致DNA损伤,并可能与他在太空中经历的高剂量辐射有关。

🎆首先,基因大爆炸

这项一经发表便引起人们热议的成果便是NASA著名的双胞胎实验。这个始于5年前的实验,近日在《科学》刊登了初步结果:NASA的双胞胎宇航员Scott
Kelly和Mark Kelly又恢复到几乎一模一样的状态。

图片 3

“10位科学家在论文中各自都得出了具体成果,而在我看来,作为一个拥有多年管理和支持太空生命科学研究经验的人,有趣的是,几乎所有的结果都反映了帮助正常、健康的生理过程适应太空飞行独特环境的遗传因素。因此,这些结果为解释太空飞行如何影响人体提供了一个新的工具。”Charles说。

实验的主角之一,你或许早已听过他的名字或看过他的摄影作品:Scott
Kelly,那个在太空中呆了一年的网红宇航员。

Mark Kelly与比他早六分钟出生的双胞胎哥哥Scott。图片来源:NASA/Alamy

这是个著名的有关狭义相对论的思想实验,或许你现在看到这条佯谬(意思是「看起来是错的,实际上是对的」)会不置可否地说「不就是因为时间是相对的嘛!」,但在一百年前的科学界,这样的新思想无异于世界观爆炸。

此外,L?觟brich表示,了解带电粒子空间辐照的影响也将有助于评估电离辐射对地球的影响,例如放射学检查或带电粒子肿瘤治疗可能对接受者产生的影响。

图片 4

“了解长时间太空飞行对健康的影响,对于确保宇航员在未来可能持续数年的深空任务中的安全、健康和表现至关重要。同样,这也将增进我们对地球人类健康的了解,因为它将提供一个不同的视角,研究人类正常生理过程在航天飞行,特别是失重的独特环境中的功能和变化。”该研究通讯作者之一、威尔康乃尔医学院的John
B. Charles告诉《中国科学报》。

👬 年龄差异变化确实有,但时间不久

结果显示,这对双胞胎兄弟的DNA表观遗传变化并无多少差异。在Scott执行任务期间,双胞胎的总甲基化率之差低于5%。差异最大时发生在执行任务的第9个月,当时Scott的DNA甲基化率为79%,Mark为83%。

🔭

“它为使用新研究方法更好地了解宇航员面临的挑战,以便推进星际任务迈出了重要的第一步。”NASA人类研究项目主管Bill
Paloski说。

↑ 左边是留在地面的 Mark,右边是上天的 Scott,他们的 DNA
图谱几乎完全相同,两人提供了很多生物样本,如毛髮、血液、唾液等用于研究

现在,Kelly兄弟都已从NASA退休。Scott一直在写作和谈论他在太空中的生活,而Mark正在竞选亚利桑那州参议员,明年将举行选举。

根据时间膨胀效应,太空人在相对于地球上的观察者以极高速运动的飞船内时,对于地球观察者而言,尽管地球已经经历了很长的岁月,飞船内的人却没什么老化,因为极大的速度会使飞船(和里面的所有物体)的时间减慢。

但双胞胎基因组的甲基化改变部位有所不同。例如,科学家发现,在Scott登陆太空期间,其基因附近的甲基化改变涉及到免疫系统反应,但Mark并没有。

#Italy and the #Alps last night were breathtaking!

这是一个有关狭义相对论的思想实验,佯谬产生是基于对狭义相对论中时间膨胀的考虑。然而,真实空间旅行中面临的诸多挑战,可能会对双胞胎健康产生更多意想不到的影响。

今年年初,NASA 宣布他们发现 Scott 的 DNA
发生了一些昙花一现的变化:在太空中,他的细胞染色体端粒变长了,可是回到地球后又迅速恢复到了正常值。

在25个月里,10个研究小组对这对双胞胎进行了一系列测试,包括在太空飞行前、飞行中和飞行后采集血液、尿液和粪便样本。Mark想吃就吃想喝就喝,也能做想做的任何事,而Scott在空间站上必须遵守严格饮食和锻炼制度。

但很多人不知道,他还有一个同卵双胞胎兄弟 Mark Kelly~

NASA希望利用这些信息指导未来对宇航员健康的研究,包括计划中的实验,例如将3组10名宇航员分别送入太空,间隔1年、6个月和两到三个月。

听起来时薪确实不高,但我粗略按 340 天算了一下:340*24*10.5=85680
美金。

但因为这项研究只涉及两个人,所以这项发现不太可能广泛适用于其他宇航员。“在我看来,这是最大的限制。由于对电离辐射的反应有相当多的个体间异质性,因此对于其他人结果可能不同。”L?觟brich说。

尤其,他还是一个辛勤的新媒体小编,同时经营四个社交媒体账号:Twitter,
Instagram, Facebook,
Tumblr,每天坚持发早晚安配合太空美图(可能还是因为太闲吧)。

Kundrot表示,这篇论文是这项高度整合的研究的第一份报告,“我们期待着发表更多的分析和后续研究,因为我们将继续提高在太空生活和工作的能力,并探索月球和火星”。

– 时间膨胀 –

这些结果填补了在太空逗留6个月以上的宇航员可能会有的健康后果的空白;然而人们还不清楚,Scott返回地球时其身体改变是否只与太空飞行有关以及它会持续多久。

图片 5

《中国科学报》 (2019-04-16 第3版 综合)

其他知名的思想实验还有:双缝实验、薛定谔的猫、忒修斯之船、庄周梦蝶、囚徒困境、戴森球等等,如果感兴趣,可以之后单独整理一个「思想实验」专题。

Scott曾于2015年至2016年在国际空间站上工作,而Mark则留在地球上。该研究跟踪了Scott的身体在近一年的太空飞行中发生的变化。研究人员表示,Scott从太空返回地球后,很多影响他的基因、生化和其他方面的变化基本上都消失了。

图片 6

“这无疑是对许多生物参数进行监测的最全面的长期研究,将有助于更全面地了解微重力和电离辐射对人类的影响。这项研究的美妙之处在于,地球上有一对同卵双胞胎作为对照。”L?觟brich说。

Sometimes a little light makes all the difference!

结果,Scott的身体经历了一系列变化,但这些变化在他回到地球后大部分都发生了逆转。约翰斯·霍普金斯大学医学院遗传学家Andrew
Feinberg说,其中也包括与压力有关的基因标记的改变,也许是由环境的变化所导致。

图片 7

“你好,太空兄弟” 双胞胎研究表明空间旅行不会带来基因变化

引力时间膨胀不是相互性的:塔顶的观测者觉得地面的时钟走慢了,而地面的观测者觉得塔顶的时钟走快了。引力时间膨胀效应对于每个观测者都是一样的,膨胀与引力场的强弱与观察者所处的位置都有关系。

“据我们所知,这个团队进行了一项史无前例的研究,其范围跨越了人类生物学的各个层面:从人体细胞和微生物组的分子分析,再到人类生理学和认知学。”NASA空间生命与物理科学研究与应用部主任Craig
Kundrot说。

– 思想实验 –

但端粒在Scott返回地球后的48小时内就缩短了,大部分都回到了飞行前的长度,现在他的端粒比飞行前更短。Bailey提到,这可能会增加他患心血管疾病或某些癌症的风险。

一个没有任何固定坐标系和锚点的世界,是不是混乱到让人害怕?可这就是我们的宇宙。

此外,Scott眼球的形状在太空飞行过程中发生了变化,包括视神经变厚、眼球周围的脉络膜折叠。

图片 8

L?觟brich提到,在太空中遇到的挑战包括噪音、隔离、缺氧和昼夜节律紊乱,而且,暴露于电离辐射和失重状态也可能会引发重要的健康风险。

由于引力场的差异和宇宙的时间膨胀,Scott 的时间线比一直待在地球上的 Mark
的时间线迟缓了 6 分钟 13 毫秒。

科罗拉多州立大学放射癌症生物学家Susan
Bailey表示,Scott染色体末端的许多端粒,在太空飞行中也神秘地变长了。这与预期正好相反,因为端粒会随着年龄的增长而缩短,而科学家预测太空飞行对身体的压力与衰老的作用基本相同。

图片 9

但令人兴奋的是,Mark和Scott的表观基因组未出现大量被破坏的情况。

#Moon #Venus #Jupiter…#Earth Good night.

Feinberg团队还检验了从Mark和Scott的血液中分离出的两种白细胞(CD4+和CD8+)。他们重点观察了表观遗传标记,这些标记包括被称为甲基基团的化学修饰,而甲基基团在甲基化过程中附着在DNA上。

点击“**”**可以订阅哦!

“NASA已经为未来可能进行的为期1年的国际空间站任务征集了更多的实验,以便在统计上对其掌握的有关技术进行验证。”Charles说。

原标题:一场真实的双生子太空人实验

……

所以,住在高海拔处的人老得更快吗?

在爱因斯坦著名的双生子佯谬中,有一对双生兄弟,一个登上宇宙飞船作长期太空旅行,而另一个则留在地球。结果当旅行者回到地球后,他比留在地球的兄弟更年轻。

↑ 你看到的许多地球美图,都是来自于他

■本报记者 唐凤

Mark 同样也曾是一名宇航员(NASA
官方:我们为什么要做这个实验?就是因为碰到双胞胎宇航员太难得),早已于
2011 年退役,现在主要负责地面的控制工作,所以负责留在地球做观察对照组。

在研究期间,Scott在太空中共飞行了520天。Mark曾在太空中飞行了54天,均为4次相对较短的航天飞机飞行任务。

– 狭义相对论 –

相关论文信息:DOI:10.1126/science.aau8650

Scott Kelly 在太空里呆了 340 天,绕地球 5440 圈,看了 10944
次日出日落,在空间站里种植太空蔬菜、打水乒乓球、耍杂技…

几十年来,研究人员一直在研究低重力、高辐射的太空环境如何影响人体。由于Scott和Mark拥有几乎相同的基因信息和相似的生活经历,NASA有了一个比较太空生活对人体影响的前所未有的机会。

有一对双生兄弟,一个登上宇宙飞船去做长途太空旅行,而另一个则留在地球。结果当旅行者回到地球后,他发现自己比留在地球的兄弟更年轻。

“该研究是理解表观遗传学和人类航天活动对基因影响的重要一步。随着美国宇航局不断前往月球和火星,这有助于了解个性化医疗及其在深空探索中保持宇航员健康的作用。”NASA
首席健康医疗官J.D. Polk说。

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注