NASA “双胞胎研究”揭示太空飞行如何改变基因表达

在国际空间站上近一年的停留揭示了基因甲基化的增加

斯科特·凯利(左)在国际空间站上停留了近一年,而他的同卵双胞胎兄弟和同为宇航员的马克(右)则留在地球上作为对照组。研究人员正在研究太空旅行对人体的影响,这是 NASA“双胞胎研究”的一部分。

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太空飞行在宇航员身上引起的改变远不止皮肤表面。

美国宇航局“双胞胎研究”的初步结果显示,太空旅行强烈影响基因的表达方式,即基因的开启和关闭。

“我们从太空基因表达研究中看到的最令人兴奋的事情之一是,我们真的看到了爆发,就像烟花升空一样,一旦人体进入太空,”双胞胎研究首席研究员克里斯·梅森在一份声明中说。[太空中的人体:6个奇怪的事实]


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“通过这项研究,我们已经看到成千上万个基因改变了它们的开启和关闭方式,”梅森补充道,他常驻康奈尔大学医学院威尔康奈尔医学院。“这种情况发生在宇航员进入太空后不久,并且一些活动在返回地球后暂时持续存在。”

具体而言,梅森和他的团队发现甲基化作用增加,这涉及将甲基基团添加到 DNA 片段上。这个过程通常会抑制相关基因的激活。(甲基基团由一个碳原子与三个氢原子结合而成。)

双胞胎研究的中心人物是前 NASA 宇航员斯科特和马克·凯利,他们是同卵双胞胎,因此具有相同的 DNA 谱。

斯科特·凯利和宇航员米哈伊尔·科尔尼延科从 2015 年 3 月到 2016 年 3 月在国际空间站 (ISS) 上生活,完成了一项前所未有的 11 个月任务。(大多数在轨道实验室的停留时间为五到六个月。)马克·凯利在整个时间都留在地球上,作为衡量太空飞行可能在斯科特身上引起的变化的对照。

研究人员仍在评估这些变化,这些变化涵盖构成更广泛的双胞胎研究的 10 项独立调查。美国宇航局官员表示,最终结果预计将于明年公布。

“这项研究代表了对人类生物学最全面的观察之一,”梅森说。“它真正为理解太空旅行的分子风险以及潜在地保护和修复这些基因变化的方式奠定了基础。”

太空飞行还会对宇航员的身体造成宏观层面的变化,包括肌肉萎缩、骨密度降低和视力下降。科学家们早就知道这些影响,宇航员已经采取措施来减轻其中一些影响。例如,剧烈运动是国际空间站上每位机组成员日常活动的一部分,以此来对抗骨骼和肌肉萎缩。

美国宇航局渴望更好地了解太空飞行对生理和心理的所有影响,以便更好地为载人火星任务和其他遥远的目的地做好准备,该机构官员表示。

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Mike Wall has been writing for Space.com since 2010. His book about the search for alien life, “Out There,” was published on Nov. 13, 2018. Before becoming a science writer, Michael worked as a herpetologist and wildlife biologist. He has a Ph.D. in evolutionary biology from the University of Sydney, Australia, a bachelor’s degree from the University of Arizona, and a graduate certificate in science writing from the University of California, Santa Cruz.

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