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太空居民：人类将如何在无垠宇宙中定居 双胞胎研究
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保持美国在轨居留最长时间纪录的宇航员，其同卵双胞胎的哥哥竟然也是宇航员，不过他的哥哥在太空只待过很短的时间。鉴于有幸进入太空的人只是极少数——地球70亿人口中只有不到700人，这简直就是一个数学奇迹。这一巧合使NASA能够进行一项有关长期失重影响的研究，被称作“双胞胎研究”（Twins Study）。的确，我们已经证实失重对健康是有害的。但是，如果知道或许可以从长期零重力造成的健康影响中恢复过来，你可能又会感到一些安慰。
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这项机缘巧合的研究对象是斯科特·凯利（Scott Kelly）和马克·凯利（Mark Kelly）。两人1964年出生，1996年被NASA选为宇航员。马克执行过4次航天飞机任务，在太空中度过了54天。他于2011年退休，理由是需要照顾妻子——美国前众议员加布里埃尔·吉福兹（Gabrielle Giffords）。2011年，吉福兹在图森市附近险遭暗杀，受到枪击，造成严重的脑损伤。斯科特·凯利，2016年退休，总计在太空度过了520天，其中包括从2012年11月起在ISS执行了为期一年的任务，在太空连续停留了342天。该项目研究了斯科特在太空中长达一年的时间里的生理和心理状况，并将数据与地球上的对照者马克的数据进行了比较。2019年4月，一个基本独立的、非N ASA研究团队公布了他们的最终研究结果。以下是他们的发现。
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斯科特在太空经历的大部分生理变化几乎都恢复到了飞行前的状态。一些变化在着陆后数小时或数天内就恢复到基准水平，但少数变化在6个月后仍然存在。斯科特身上的微生物群在太空中发生了巨大变化，但在一年内又恢复到了飞行前的状态。通过测量大量的代谢物、细胞因子和蛋白质数据，研究人员了解到斯科特在太空的一年，经受了缺氧应激、炎症加剧以及剧烈的营养变化。这一切都对基因表达产生了影响。斯科特的端粒，也就是染色体的末端，应该随着年龄的增长缩短，但是这些端粒在太空显著变长了。大部分端粒在斯科特回到地球后的两天内就缩短了，但谁也不知道这对他的长期健康意味着什么。研究人员还发现，无论是好是坏，斯科特有7%的基因似乎在表达方式上发生了改变，这一过程被称为表观遗传变异。这些基因与他的免疫系统、DNA修复、骨生成网络、氧气不足（缺氧）和过量的二氧化碳（高碳酸血症）有关。[25] 这在很大程度上是可以预期的，因为这是生物适应的一部分。
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到目前为止，两人相比较，除了斯科特的视力比马克差之外，几乎没有其他明显的负面健康影响。然而，斯科特估计他受到的辐射是地球上一个正常人的30倍，这将增加罹患致命癌症和早逝的风险。但是，他之所以同意在ISS执行为期1年的任务，是因为他相信，这是了解为期3年的火星任务的唯一途径。[26]
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NASA和ESA仍然致力于研究无保护太空旅行的健康后果，即长时间暴露在微重力和辐射下所引发的健康问 题。NASA有一个很大的专门研究健康问题的部门，叫作人类健康和表现理事会（Human Health and Performance Directorate，HH&P），2012年由太空生命科学理事会（Space Life Sciences Directorate，SLSD）更名而来。2007年，NASA与世界最大的生物医学研究资助机构——美国国家卫生研究院（US National Institutes of Health，NIH）签署了第一份谅解备忘录。谅解备忘录的目标之一是“开发用于地球和太空的生物医学研究方法和临床技术”。[27] 然而，美国国家卫生研究院资助的这些研究中，很少有真正完成的。一项研究发现，“微重力对组织细胞本身的影响可能导致免疫缺陷”。[28] 另一项研究发现，补充维生素K对防止骨质流失没有多大作用。[29] 其他的研究则探究了在微重力环境下可以进行的科学研究，比如DNA测序，尽管缺少实际应用，但证明是可行的。[30] 完成DNA测序的NASA宇航员凯特·鲁宾斯（Kate Rubins）将ISS的健康研究总结为，更好地了解骨骼、肌肉和神经的健康损害，以便通过锻炼或药物的方法，更有效地修复这些损害。[31]
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2017年，NASA和NIH以降低人类健康风险为更明确的目标，签署了新的谅解备忘录。但是人们必定会对这种策略提出质疑，因为人们不可能通过生物工程培育出能够承受微重力和空间辐射的超级人类，只有造出速度更快、有防护并且通过旋转产生人造重力的飞船，消除相关风险的时候，人类的太空移民才有可能实现。我们不是借助生物工程鳃才学会穿越海洋的。
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[1] Agence France Presse，“Astronaut Vision May Be Impaired by Spinal Fluid Changes，” November 28，2016，https：//www.yahoo.com/news/astronaut-vision-may-impaired-spinal-fluid-changes-study-191419024.html.
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[2] 即从视力1.0下降到0.2。——译注
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[3] Donna R.Roberts et al.，“Effects of Spaceflight on Astronaut Brain Structure as Indicated on MRI，” New England Journal of Medicine 377（2017）：1746-1753，doi：10.1056/NEJMoa1705129.
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[4] 第二个原因是费用。为了创造出0.5G且没有眩晕感的旋转，旋转轮需要很大，直径要超过200米，以每分钟1圈的速度旋转。但如果出于测试而不是终身居住的目的，重力设置为0.38G，转速为每分钟4圈，旋转轮就可以造得更小，因此也更便宜。
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[5] Gil Knier，“Home Sweet Home，” NASA MSFC，May 25，2001，https：//web.archive.Org/web/20060929044226/http：//liftoff.msfc.nasa.gov/news/2001/news-homehome.asp.
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[6] 即科学（Science），技术（Technology），工程（Engineering），数学（Mathernatics）四门学科的英文首字母缩写。——译注
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[7] Dai Shiba et al.，“Development of New Experimental Platform‘MARS’—Multiple Artificial-gravity Research System—to Elucidate the Impacts of Micro/Partial Gravity on Mice，” Scientific Reports 7（2017），doi：10.1038/s41598-017-10998-4.
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[8] 一种菌类，大小比成人的拳头略小。——译注
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[9] 本底辐射是指人类生活环境中本来存在的辐射，主要包括宇宙射线和自然界中天然放射性核素发出的射线。——译注
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[10] Michael J.Carlowicz and Ramon E.Lopez，Storms from the Sun （Washington，DC：Joseph Henry Press，2002），144.
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[11] Tony Phillips，“Sickening Solar Flares，” NASA，November 8，2005，https：//www.nasa.gov/mission_pages/stereo/news/stereo_astronauts.html.
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