科学探索

双胞胎太空实验,DNA发生神秘突变

紫光   发布时间: 2017-03-08 01:07   

吐槽3

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来源:http://www.cnbeta.com/articles/tech/590065.htm

大西洋月刊报道,斯科特·凯利与马克·凯利是同卵双胞胎,兄弟俩人无论是外貌还是身形都十分接近,而且他们都是美国宇航局的宇航员。然而在斯科特被送入太空1年后,两人之间出现了明显的差异。美国科学家正通过双胞胎来研究太空环境对人体所产生的影响,结果让他们大吃一惊。

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克里斯·马森(Chris Mason)从未见过斯科特,但他了解后者DNA的所有秘密。马森是纽约市威尔-康奈尔医学院的遗传学家,也是参与美国宇航局双胞胎研究的专家之一。他们研究的重点是太空环境对人体产生的影响。2015年,斯科特前往国际空间站执行340天任务,而他的双胞胎兄弟马克则留在地球上工作。



几个月来,两兄弟定期接受抽血测试。斯科特的血液样本会搭乘俄罗斯联盟号被送回地球。马森说:“晚上睡觉前,我会看下Twitter,发现斯科特上传了更多从太空拍摄的绝美地球照片。这时,我不禁笑着想,他放在我冰柜中的DNA肯定感觉很舒适。”


事实上,凯利兄弟首先提出要对他们自身进行研究的建议,并向美国宇航局申请。他们是同卵双胞胎,或许分别在太空或地球上时,可以在他们身上进行某些科学实验以进行对比。美国宇航局同意了这个请求,并推出研究建议。2014年,美国宇航员挑选了10个团队,并向他们提供3年总额为150万美元的资金扶持。2016年3月份,斯科特重返地球。从那时开始,研究人员不断收集他的各种样本,寻找其因在太空极端环境中生活和工作,体内基因发生改变的证据。


然而,这项研究属于“单病例随机对照试验”,为此可能存在许多未知影响。任何可察觉的变化可能都是随机机会的结果,或者是试验差异的结果。但是无论这项研究产生什么样的结果,它们不可能对宇航员进行一概而论,更不适合推及到地球上的全部人口中。到目前为止,得到的结果都是初步的。10支团队将利用接下来的几个月时间,分析和对比他们各自的数据集。马森、范伯格(Feinberg)等人正研究基因活动,其他科学家则在研究视力和免疫系统反应。遗传学家已经获得凯利兄弟的部分数据,并保留发布任何信息的权力。毕竟,DNA攸关个人最核心的隐私。


一项惊人的发现与太空旅行无关。凯利兄弟以为,他们完全是爱尔兰血统。但基因组测序显示,他们的根也在英国。其余的发现让研究人员感到困惑。负责为凯利兄弟的基因组进行排序的马森认为,微重力可能诱使斯科特基因表达信号中出现某些分子变化,这些信号的“开关转换”会指引基因行为。当人类经历睡眠、压力以及饮食变化后,通常会出现类似改变。马森表示,出乎意料的是,多少类似变化能被记录下来。马森及其团队目前正对比斯科特的RNA排序数据,目标是发现“太空基因”存在的证据。研究人员认为,只有人类进入微重力环境下,这种DNA才会被激活。


科罗拉多州立大学辐射细胞遗传学家苏珊·贝利(Susan Bailey)正在研究凯利兄弟的端粒,也就是染色体末端的“保护帽”,可以确保细胞分裂时,染色体被正确复制。贝利认为,长期暴露在辐射、微重力以及其他太空相关压力下,可能会导致斯科特的端粒变短。在地球上,端粒会随着人体衰老而损失,在压力增加时加速损失。而在太空中,人体受到压力更大。没有重力牵引,骨密度会下降,视力下降。当体液上浮时,人的大脑会有阻塞感觉。贝利还人为,太空飞行会让斯科特的端粒在压力条件下萎缩。


然而,这些现象都没有发生。相反,斯科特的端粒有增长趋势。在返回地球短短几个月后,他的端粒长度又重新回到前往太空前的状态。贝利说:“这是真的吗?我认为,这可能是你脑海中首先产生的疑问。”贝利不清楚斯科特的端粒为何违反了逻辑。对其他10名美国宇航局宇航员进行测试显示,他们的端粒也有所加长。


或许在某些细胞中的短端粒,对太空环境非常敏感。人类进入太空后,它们就会消失,而更长的端粒则会保留下来。或许微重力导致端粒酶活跃起来,加入更多核苷酸,促使端粒延长。贝利表示,这些说法都存在争议。通过维持健康的生活方式,端粒的长度可以维持,比如良好的饮食和锻炼。但是延长人类身上的端粒从来都没有令人信服的证据。


更长端粒也是长寿的标志。贝利表示:“你可能首先会想,这是好事儿啊,我们可以更加长寿。但硬币总有正反面,端粒延长也会增加患癌风险,因为恶性肿瘤首先要做的就是让端粒边长,并维持端粒长度,以便于延长他们的生命。”


对于美国约翰斯-霍普金斯大学遗传学家安迪·范伯格(Andy Feinberg)带领的团队来说,他们对凯利兄弟DNA甲基化进行研究也获得了神秘发现。DNA甲基化实际上就是细胞控制基因表达的机制。在斯科特前往太空前,凯利兄弟的DNA甲基化都很正常,且十分相似。但当斯科特进入太空后,他的DNA甲基化平均水平就开始下降,马克的反而在上升。但在太空任务结束后,他们的DNA甲基化水平都回到常态。范伯格本人也曾申请过宇航员,但他不清楚DNA甲基化变化的影响,包括摄取营养、暴露于辐射或中毒等因素,都可能影响DNA甲基化,但底线是特定基因处于正确水平,无论是你的眼球或肠道细胞。


马森、贝利以及范伯格都谨慎地指出,他们的研究不合适推向普通大众,也无法完全解释清楚,毕竟有太多影响因素。范伯格说:“你怎么知道在太空、微重力环境或被关在盒子里1年会改变睡眠模式?”尽管如此,这项研究还是首次发现了在普通实验室中无法发现的特殊之处。举个例子来说,运送取样设备成本非常昂贵,因为每向国际空间站运送1千克的货物,都可能需要数万美元。在空间站中,除了斯科特及其同伴,没有专业的医务人员进行血液分析。研究人员做的最后一件事就是大量抽取斯科特的血液,让他在无法坐下的环境中处于眩晕状态。


2015年6月份,美国太空科技探索公司SpaceX的猎鹰9号火箭起飞后爆炸,摧毁了大量补给品,包括马森和范伯格的设备。但这些研究人员拥有特权:当联盟号飞船将样本带回地球后,会被立刻送上政府的飞机,从哈萨克斯坦运到休斯顿,中间无需停留。范伯格说:“我们从太空中获得血液的速度,比美国任何地方都快。”


无论是美国宇航局进行的研究还是监督宇航员的健康状态,科学家们必须了解人体对长期太空飞行的反应,然后才能支持人类前往火星。如果科学家找出引发表观遗传改变的原因,或许就可以阻止或逆转它们。范伯格说:“如果要将马克·沃特尼(Mark Watney)放逐到火星上,他可能需要种些新的东西吃,或感染些某些可能杀死他的东西。”


评论 (3次吐槽

热门评论


03月08日 01:46  
游客(贵州贵阳)

、、、、、、、兄弟!你成精了哦、、、、、

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03月08日 09:52  
游客(广东江门)

太空是个低级的地方,比地球更低级,如果人类长期在那个地方,会加速老化,身体也更虚弱。

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最新评论


04月04日 23:35  
游客(江苏无锡)

细致的科学研究,反而吐槽的人没有,找不到吐槽的地方?

0 0 回复

03月08日 09:52  
游客(广东江门)

太空是个低级的地方,比地球更低级,如果人类长期在那个地方,会加速老化,身体也更虚弱。

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03月08日 01:46  
游客(贵州贵阳)

、、、、、、、兄弟!你成精了哦、、、、、

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