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在太空环境之中会改变一个人的基因吗?

本帖由 漂亮的石头2020-10-04 发布。版面名称:知乎日报

  1. 漂亮的石头

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    [​IMG] 赵泠,遗迹是曾经讴歌繁荣的生命留下的缺页的梦。 阅读原文

    「太空环境」,指载人航天器与空间站的话,不会改变一个人身上绝大部分细胞的基因,但可以改变细胞的基因表达[1]。

    太空环境有比地球上更强的电离辐射,其中一部分是高能量的银河宇宙射线。在目前采取的防护措施下,这些辐射能给宇航员造成比在地球上生活略多的 DNA 损伤,微重力条件还会影响 DNA 修复。不过,绝大部分突变是中性的,既不有益也不有害,宇航员在正常的航天任务里受到的辐射量不会明显提升癌症发病率。

    2019 年,NASA 进行了相关的试验[2]:

    对宇航员斯科特·凯利及其同卵双胞胎兄弟马克·凯利进行外周血细胞采样、RNA 测序、大小便样本检测,在斯科特执行为期 340 天的航天任务之后再次采样进行比对,以分析太空任务对基因表达造成的影响。

    比对结果显示,最引人注意的变化是斯科特的端粒在太空略有延长、回到地球后明显缩短;斯科特和马克的基因表达水平和 DNA 甲基化各自发生了一些改变,改变的内容不同,且 8.7% 的基因表达水平变化在斯科特返回地球六个月后仍然存在;太空辐射给斯科特的 DNA 造成的损伤主要是一部分染色体倒装和易位,倒装比易位更多。

    一个人无论生活在地球上还是在太空,都会不断经历大量的 DNA 损伤:

    • 太阳辐射、空气·土壤·水里的放射性物质、你体内的放射性物质都在提供电离辐射。
    • 细胞内线粒体的呼吸作用产生的活性氧可以造成 DNA 损伤。每天,你的每个有核细胞至少要修复一万处由活性氧造成的 DNA 损伤。一个成年人约有数十万亿个细胞,这意味着每天数十亿亿次修复,出点差错在所难免。

    太空环境对人细胞的直接影响要比上述问题更严重。在过去五十年里,我们已经看到失重或微重力导致的骨质流失、肌肉萎缩、心肺问题、嗅觉减退、味觉减退、视觉模糊、大脑异常、免疫系统紊乱(白细胞减少与炎症因子释放)、代谢紊乱、平衡感破坏、感知障碍、智力下降。「脸部肿胀」等轻微影响是无所谓的,而其他影响在细胞功能层面上是如此基础,以至于在没有人造重力的情况下人在空间站生存 2 年都是难以维持的。宇航员在太空的许多基因表达变化是在适应这些问题和炎症反应。

    在国际空间站上工作的宇航员遭遇严重的肌肉萎缩和骨质流失,他们尝试在空间站上进行体育锻炼和力量训练来缓解,但这会引起身体温度危险地升高。研究显示,在登上空间站后,宇航员身体的核心温度于 75 天内升高到 38 摄氏度,进行体育锻炼期间核心温度更会升高至 40 摄氏度。这样的异常温度会抬高基础代谢率,随机引起头痛、肌肉痉挛、眩晕甚至昏厥、心率加快、呼吸急促、消化系统不适和感官障碍。血液循环问题与高血压可引起心脏病发作,大脑过热会伤害神经细胞。

    阅读原文
     
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