2015年到2016年，NASA（美国航空航天局）在国际空间站上开展了为期一年的“双胞胎实验”。实验期间，一对同卵双胞胎航天员中的弟弟斯科特·凯利在国际空间站上驻留了340天，而他的哥哥迈克·凯利则留在了地球上与斯科特共同执行双胞胎任务。地面的科学家同时观测两兄弟的生活，并在任务全程定期提取血样进行分析。借此对国际空间站驻留任务前中后两兄弟各项生理数据的异同进行比对。这项实验研究了太空环境对人体的基因表达、生理变化、免疫功能、认知能力等十个方面的影响。

NASA“双胞胎实验”中的双胞胎航天员（图片来源：NASA官网）

“双胞胎实验”取得了很多研究成果，其中一项发现就是——太空中人的端粒会变长。既然端粒的加长意味着衰老速度的减缓，那是不是表明长时间的空间飞行会延长人类的寿命呢？

我们先来了解下什么是端粒。端粒是一小段DNA-蛋白质复合体，存在于染色体末端，用于保护DNA主要部分不在细胞分裂期间受损，端粒的长度反映细胞复制史及复制潜能，随着年龄的增长，端粒长度往往会缩短。端粒越短，表明细胞的寿命越短；越长，表明细胞的再生能力越强。所以，端粒的长短意味着衰老的程度。

端粒位于染色体末端（图片来源：NASA官网）

然而，令人遗憾的是，NASA研究人员发现，在斯科特返回地球后的几天内，他的大多数端粒又缩短了，恢复到和迈克相同的长度[1]。变长和变短的原因都很复杂，科学家们还在研究中。航天员在国际空间站执行严格的运动锻炼何平衡的热量摄入是有利于维持端粒长度的，所以，不管在天上还是地球上，更健康的生活方式可以延长寿命。

其实，太空并不是神话故事里长生不老的仙境，包括NASA“双胞胎实验”在内的一系列研究结果表明，太空环境对我们并不友好。先不考虑高真空、强辐射、极端温度等恶劣因素，单就重力因素而言，人类在地球上生活了数十万年，身体是按照适应地球重力环境的方向来进化的，目前看来人类在微重力环境下生存还存在许多的不适应和要解决的医学问题。

长期飞行的航天员免疫功能为什么下降？航天飞机、俄罗斯飞行器和国际空间站上进行的实验表明，微重力环境下免疫细胞信号、细胞因子发生了变化，表明免疫系统在微重力条件下受到抑制。当然，微重力之外，生理压力、昼夜节律紊乱、辐射和其他航天因素也可能影响航天员的免疫反应[2]。

针对心脑血管功能退化的现象，科学家研究发现，在微重力环境下，人类会出现心脏的形状改变，用于收缩血管的肌肉萎缩等情况，从而导致心脑血管功能，如调节血压的能力下降[3]。 例如斯科特的颈动脉就在国际空间站驻留期间出现了扩张，其颈动脉壁的最内两层出现增厚，科学家们推测这可能与潜在的心脑血管疾病相关。

肌肉萎缩、骨丢失（骨密度下降）等现象，都与人在微重力环境下处于低动力状态有关，可以通过在太空中开展合理的锻炼能得到有效缓解。骨丢失原因及机理的研究不仅有利于航天员的健康，也有助于解决地球上人类衰老造成的骨骼强度下降等问题。

经过长期太空飞行的航天员还出现视力下降现象。有意思的是，男性航天员这一问题似乎比女性严重，小鼠实验以及航天员在轨测试研究表明，航天飞行影响脑血管阻力和收缩力，一些航天员表现为颅内压升高，并引发航天员视力障碍[4]。

航天员在国际空间站进行眼部超声成像检查（图片来源：NASA官网）

另一方面，心理问题也是人类在太空生存不得不面对的问题。随着飞行任务的复杂化，封闭环境内乘员的不断增加，会导致空间站乘员人际关系和心理状态越来越复杂，处理也越来越困难，从而造成航天员的心理障碍，影响航天员的工作和健康。

尽管如此，人类探索太空的脚步不会停止。随着航天技术的发展，人类星际移民可能成为现实。但是太空中的微重力环境、宇宙射线、封闭的太空舱都有可能对人类的生理和心理健康产生影响。在星际旅行的大幕拉开之前，科学严谨地评估太空环境对人类健康的影响尤为重要。中国空间站里有许多航天医学实验项目，研究太空环境对人体的影响和对策，相信会产生一大批成果造福人类。

参考文献：

[1] NASA’s Twins Study Results Published in Science Journal. NASA官网.

[2] Scientists Probe How Long-Term Spaceflight Alters Immunity. NASA官网.

[3] Cardiovascular Health in Microgravity. NASA官网.

[4] Fluid Shifts Before, During and After Prolonged Space Flight and Their Association with Intracranial Pressure and Visual Impairment. NASA官网.

[5] 爱太空航天科普中心. 大熊猫漫游中国空间站.

科学审核： 李莹辉 中国载人航天工程航天员系统副总设计师，国际宇航科学院院士

来源: 中国数字科技馆