美国宇航局周四公布的双胞胎研究结果显示
年至年间，宇航员斯科特·凯利在国际空间站上呆了天，导致他的身体发生了变化，从体重到基因，不一而足。
凯利的身体发生的大部分变化，与他在地球上的同卵兄弟马克相比，在他从空间站回来后就恢复了正常。研究人员说，研究结果表明，人类的健康在太空中“基本上可以维持”一年。
在周四与记者的电话交谈中，马克感谢斯科特为国家做出的贡献和对科学的承诺，他在太空呆了一年，却不知道这将如何影响他。
“我得到了所有的荣誉，而你得到了所有的工作，”斯科特责备他的双胞胎兄弟说。
“有人来我家取血管，”马克说，他指的是斯科特执行任务时采集的科学样本。斯科特从自己身上收集了同样的样本，并将其发回地球上的研究人员。
负责协调这项研究的NASA人类研究项目的副首席科学家史蒂文·普拉茨说，研究结果显示了“人体的韧性和健壮性”。
巧合的是，在前苏联宇航员尤里·加加林首次载人航天飞行58周年之际，研究结果及时公布。
但是，这项备受期待的研究揭示了在准备较长时间的太空任务或火星等深空任务时可能需要采取对策或保障措施的领域。
分子、生理和行为变化分为低、中、高危组。斯科特的体重和微生物群的变化被认为是低风险的。胶原蛋白调节和血管液管理的变化处于中等水平，基因组不稳定被认为是潜在的高风险。
普氏说：“当我们进入太空，体验微重力，以每小时英里的速度旅行时，我们的身体会适应并继续运转，总的来说，运转得非常好。”
这项研究包括来自8个州12所大学的10个研究小组的84名科学家的工作，他们都在太空中研究人体的不同方面。这些数据包括认知测量、生理数据和27个月的两兄弟样本，包括血液、血浆、尿液和粪便。
美国宇航局发现，宇航员的基因表达与他的同卵双胞胎不再相同。
然而，研究人员说，这项研究也有一些限制因素。
研究人员澄清说，这项工作只反映了斯科特和马克·凯利，研究结果不会与其他宇航员得到证实。斯科特还在空间站的地球磁场保护罩内，没有受到深空辐射的轰击。
“不可能将因果关系归因于太空飞行和共同偶然事件，”该研究称，因此研究人员将他们的工作视为“假设的产生和框架的定义”，这将受益于未来更多的研究。但是他们也相信这是“太空中人类基因组学的曙光，”约翰霍普金斯医学院首席研究员兼医学教授安迪·范伯格博士说。
美国国家航空航天局(NASA)总部首席健康和医疗官j·d·波尔克(J.D.Polk)说:“对双胞胎的研究是朝着理解表观遗传学和人类航天飞行中的基因表达迈出的重要一步。”“随着美国国家航空航天局(NASA)前往月球和火星，这有助于了解个性化医疗的必要性，以及它在深太空探索中保持宇航员健康方面的作用。”
马克·凯利说，他希望这将在他的有生之年发生。“既然我们都知道了我哥哥斯科特的事，我甚至愿意自愿成为那个可以走的人。”
但是他必须打败他的兄弟才能获得这个荣誉。“我准备走了。让我坐两年的飞机，”斯科特说。
太空中发生了什么变化
在太空中呆了一年，斯科特的颈动脉变厚，DNA受损，基因表达发生变化，视网膜变厚，肠道微生物发生变化，认知能力下降，染色体端粒的结构发生变化。但这并没有改变或改变他的DNA。
在太空注射流感疫苗和在地球上一样有效。在空间站上的营养和锻炼导致体重下降，叶酸的增加导致红细胞的重要生成。
基因表达的改变与DNA修复系统和免疫系统有关。斯科特一进入太空，就有超过个基因发生了变化。其中一些变化是意料之中的，比如与骨骼形成或修复DNA有关的变化，因为宇航员在太空中会失去骨密度，而辐射会损害DNA。但是线粒体和免疫系统基因的变化，有助于产生能量和保护身体，表明长期的太空飞行增加了身体的压力。也有细胞应激的证据。
研究人员说，这表明斯科特的免疫系统对环境变化保持高度警惕。
“基因表达发生了巨大的变化，”研究作者之一、威尔康奈尔医学院生理学和生物物理学副教授克里斯托弗梅森说。斯科特回到地球后，许多变化都逆转了，但仍有一些变化，包括认知缺陷、DNA损伤和t细胞活化的一些变化。我们还不知道这些变化是好是坏。这可能只是身体的反应，但基因会受到干扰，所以我们想知道原因，并追踪它们，看看能持续多久。”
与前半部分相比，在任务的后半段，基因也发生了更剧烈的变化，之后基因发生变化的数量是前半部分的6倍。
斯科特和马克·凯利对太空飞行有自己的看法
观察斯科特和马克的表观基因组只发现了不到5%的差异。表观基因组是一种化合物，它的作用就像一个开关，可以打开或关闭DNA中的基因。表观遗传变化是对基因活动的微调，不会改变遗传密码。对斯科特来说，这些变化包括他的免疫系统反应和炎症相关的生化指标。
在太空中，斯科特的白血球中染色体端粒末端的帽子会变长。通常，端粒长度的变化与衰老或疾病有关，它们随着年龄的增长而缩短。加长是意料之外的。端粒就像是健康的生物标志物，现在，端粒还可以作为航天飞行的长期风险指标。
回到地球后，斯科特的端粒迅速缩短，甚至比他去空间站前还短。研究人员说，这可能会对他的细胞健康产生负面影响。现在，他的端粒变短了。研究作者、科罗拉多州立大学教授苏珊贝利说，端粒短与加速衰老、心血管疾病和某些癌症的风险较高有关。
斯科特的眼球也改变了形状。他的视网膜神经变厚，在眼睛周围的脉络膜层出现褶皱。这种变化与视力的清晰度有关，其他男性宇航员也注意到了这一点，因为他们的头部在失重状态下会发生液体位移。它被称为空间相关神经-眼综合征(SANS)。同样的液体移位导致颈部颈静脉扩张，更多的心输出量和前额皮肤增厚。这会给静脉、眼睛和血管带来深层压力，导致引流。
宇航员要求国会照顾他们的健康
这种液体转移不仅影响了他的眼睛，还影响了他的心血管系统。斯科特的颈动脉壁在任务的早期增厚，并在余下的飞行中保持这种状态。他血液中的胶原蛋白水平发生了变化，这与心血管风险因素的变化有关。当他回来时，那些恢复到基线。
虽然斯科特的肠道微生物群发生了变化，但其多样性并没有改变，这让研究人员感到鼓舞。研究人员说，比较斯科特在飞行前、飞行中和飞行后的样本，要比比较马克的样本更有价值。在太空中，被称为厚壁菌门的肠道细菌数量增加，而拟杆菌门细菌数量减少。这两种细菌都含有有益菌和有害菌。
研究人员认为，零重力导致了这种转变。但当斯科特返回地球时，平衡恢复正常。在未来帮助维持这种平衡的对策可能包括前、前或后生物制剂。
斯科特的认知速度和准确性在飞行后的测试中下降，并在返回后持续了六个月。
在斯科特登陆地球的过程中，免疫反应也出现了上升，这与如此紧张的事件是一致的。他的乳酸水平在旅行的前15天和最后14天都更高，尽管确切的触发因素还没有确定。
但在斯科特返回地球6个月后，几乎所有东西都恢复到正常、稳定或基线水平。
保护宇航员健康
在执行任务之前，斯科特首先向美国宇航局的人类研究项目提出了这个想法。这对双胞胎都是宇航员，但当斯科特计划在空间站呆上一年，而他的兄弟还在地球上时，一个独特的机会出现了。他们相同的基因将为研究人员提供完美的比较。展望未来，美国国家航空和宇宙航行局(NASA)正计划进行更多为期一年的任务，以继续这类研究，并为更长时间的火星或月球任务做准备。
经过50多年的载人航天飞行，研究人员了解了失重状态对人体构成的一些风险。宇航员必须应对充满压力的环境、噪音、隔离、昼夜节律紊乱、辐射暴露以及浮在水面而不是站在坚实的地面上时发生的倒流。
太空晕动病发生在头48小时内，会引起食欲不振、头晕和呕吐。
斯科特·凯利为您解答有关火星上生命的问题
随着时间的推移，宇航员在空间站停留6个月或更长时间可能会经历骨骼和肌肉萎缩的削弱和流失。宇航员还会出现血容量减少、免疫系统减弱和心血管功能紊乱等情况，因为漂浮几乎不需要什么努力，心脏也不需要像泵血那样费力。
斯科特和其他四五十岁的宇航员也抱怨他们的视力有轻微的改变。其中一些人在飞行中需要戴眼镜。
展望未来，美国宇航局正致力于解决人类在太空旅行中面临的主要威胁:孤立和限制、辐射、与地球的距离、敌对或封闭的环境以及波动的重力。
普拉茨说:“这将指导未来的生物医学太空研究，使我们能够更安全地往返火星。”
斯科特说，从太空返回一年与从为期六个月的任务返回“明显不同”。“返回比空间站的调整糟糕得多”。
斯科特说，他回到地球的头几天感觉自己好像得了流感。他感到关节和肌肉疼痛，小腿肿胀，皮肤接触到的任何地方都有荨麻疹和皮疹，头晕、恶心和疲劳。
他认为这一切都是由于重力的回归，接触不同的人和他们的免疫系统，以及对这种戏剧性经历的情感反应。大约6个月后，我才恢复了%的感觉。
“他实际上已经恢复正常了，”斯坦福大学遗传学系主任、研究人员迈克·斯奈德博士说。
普氏说,“如果你看看在斯科特的改变,绝大多数人回到基线在相对短的时间内当他返回地球时,和那些没有回复很快被标记的事情我们已经知道可能发生,“比如压力和炎症标记物。
他说，这项研究不仅有新的发现，而且加强了已知的知识。
对地球的影响
但这些发现不仅对宇航员有意义。癌症患者也会经历基因变化和辐射暴露。这项研究显示了一个健康的身体是如何应对和适应压力的，这可以把身体对其他压力源，癌症或感染的反应区分开来。
凯利说:“我们在太空中所做的科学研究对我们的国家产生了几代人的影响。
此外，该研究还揭示了个体对流感疫苗的反应、与环境相关的基因表达变化、与颅内压有关的疾病、视觉系统受损以及动脉粥样硬化等心血管疾病。
端粒研究人员贝利将继续她的工作，研究为期六个月和一年的宇航员任务。了解端粒背后的个体因素可以揭示出影响端粒动力学的因素。
美国宇航局人类研究项目首席科学家詹恩·福格蒂说:“双胞胎研究从分子水平证明了一个人的身体如何适应太空飞行环境的韧性和健壮性。”“这项研究是未来生物空间研究的基石，重点是分子变化以及它们如何预测宇航员的健康和表现。这为其他研究中已经取得进展的新研究策略打开了大门。”