去一趟太空，7%的基因都變掉了？別逗了，那還是人嗎？

04-22

原創 2018-03-30 Brian Resnick 果殼網

錦衣Reload/譯

vicko238、Ent/校

vicko238、阿珂的劍/編輯

最近幾天有很多新聞稱，美國宇航員在太空中生活了1年後，7%的基因被改變了，像這樣：

還有這樣：

連這名宇航員自己都發facebook跟自己的雙胞胎弟弟說：

「什麼？我的DNA改變了7%？我剛剛才通過這篇文章知道這件事。那這是個好消息！我再也不用把馬克·凱利叫做我的雙胞胎兄弟了！」圖片來源：Facebook

原來太空旅行會改變人的基因？還變了7%這麼多？那這個宇航員還是原來的他嗎？

喂，這可不是什麼最新的科學大發現，而是一個大烏龍！實際上，太空旅行根本不會改變人的基因，改變的只是基因表達。要知道人類和黑猩猩擁有98.8％相同遺傳編碼，要是一個人7％的基因發生了變化，誰知道他會變成什麼！

什麼？聽說宇航員比我還"不像人"了？別逗了！

圖片來源：Discover Wildlife

NASA：這個鍋我不背

為什麼我們看到的新聞都成了「基因改變7%」？這一連串的烏龍還要從NASA的一篇新聞稿以及背後的研究項目說起。

斯科特·凱利和馬克·凱利是一對雙胞胎，兄弟倆都成了NASA的宇航員。他們指出，既然他倆有相同的DNA，那麼也許可以設計對照實驗來研究太空環境對人體的影響。

馬克（左）與斯科特（右）。圖片來源: extremetech

NASA覺得這是個不錯的注意，於是公開向外部研究者徵集提案。最後，NASA的這個命名為「雙胞胎實驗」的項目總計收穫了10個研究項目，內容包括研究凱利兄弟的認知能力，以及通過他們基因表達的變化去尋找代謝變化徵兆等等。

於是在2015至2016年間，斯科特·凱利和俄羅斯宇航員米哈伊爾·科爾尼延科（Mikhail Kornienko）在國際空間站度過了340天。順便說一句，這可是人類在單次太空任務中的最長停留記錄哦。

斯科特在任務中。圖片來源：The Verge

斯科特回到地球後，NASA的雙胞胎實驗也迅速展開了。2018年1月31日，NASA發布了一篇新聞稿，其中寫道：「研究者現在知道斯科特93%的基因在返回地球後恢復了正常。然而，剩下的7%可能導大量基因的長期變化，可能影響到免疫系統、DNA修復、骨骼形成網路、低氧以及高碳血酸症等等。」正是這句話帶有歧義，引發了一系列大烏龍。

這篇新聞稿在一月發出時吸引了一定的關注，但其實NASA還沒有提到最終研究的結果（結果預計在今年晚些時候放出），很可能是因為研究還沒有完成。但是，如《大西洋月刊》所說，在三月中旬，一些媒體「因為尚不清楚的原因」盯上了這篇新聞稿。最後，許多媒體以訛傳訛，這篇新聞就變成了我們現在看到的樣子。

NASA前宇航員斯科特·凱利，現已退休。

圖片來源：Wikipedia

這篇新聞稿被大肆誤報的部分原因是NASA沒有解釋「基因變化」的含義。斯科特·凱利的DNA並沒有改變。NASA還在報道中說這種基因變化發生在一個「太空基因」中，這也造成了誤解。事實上，NASA所說的「太空基因」僅僅是指在太空旅行中有可能受到影響的基因。

斯科特·凱利仍然是一個人類，而且他還是馬克·凱利的雙胞胎，他們依然有著一樣的DNA！斯科特那篇推特只是他看到媒體的誤報之後開的玩笑而已。那麼，到底是什麼改變了呢？

改變的不是基因，是基因表達

人類有約20000個基因，分布在23對染色體之中。你身體內的每個細胞都有這些基因的全套。儘管如此，我們的細胞是不一樣的——比如，神經細胞跟胃壁細胞一點都不相似。它們的功能也大不相同：一個是在神經系統里傳遞電信號和化學信號的，另一個則釋放胃酸幫助人類消化食物。

這些功能差異不是因為DNA的不同，而是由於它們表達的不同。複雜的化學路徑以及反饋環路會讓一些特定基因打開或關閉。每個基因會編碼蛋白質（人體內的一個構建塊），根據基因的開閉狀態，建造出不同的結構，產生不同的反應。

染色體、DNA與基因。圖片來源：http://anekasains45.wordpress.com

基因表達如果發生了微妙變化，也不會讓你的神經元變成血細胞，但是它可以改變細胞的工作狀態。基因表達的變化可以導致細胞癌變，或者引出一連串事件導致心臟病患病率增大。

NASA表示基因表達的變化與「斯科特·凱利的免疫系統、DNA修復、骨骼構建網路、缺氧以及高碳酸血症有關」。這段話說的太簡略了，所以我們必須等待最後的論文才能更好地評估這些發現。NASA更新了新聞稿，聲明凱利7%的基因表達變化是「非常小」的，而且很可能處於「人類承受壓力時——比如登山或潛水——發生變化的正常範圍之內。」

雙胞胎研究還涉及對凱利端粒變化的研究。端粒是染色體上像帽子一樣的DNA序列。端粒長度的變化是衡量細胞健康的一個粗略標準。隨著年齡的增長，端粒往往會變短。但古怪的是，NASA的報告說凱利的端粒在太空中變長了。這是需要仔細評估的另一件事情。

細胞（cell）中含有染色體（chromosome），染色體兩端帽子狀的DNA序列就是端粒（telomere）。

圖片來源：Medical News Today

總的來說，現在說一年的太空旅行如何影響凱利的長期健康還為時過早，而且現在很難知道是太空飛行的哪些方面導致了這些改變。如果基因表達真的出現變化，那也很難說是太空旅行的哪一個因素導致的。這些變化可以被歸咎為生活在微重力的環境下、缺乏運動、睡眠質量差或是吃冷凍乾燥的食物。同時，也有隨機變化的可能。

事實上，基因一直在打開、關閉。明尼蘇達大學的遺傳學研究員蘭·貝克曼（Ran Blekhman）告訴我們，「基本上所有事物」都可以影響開閉。壓力、飲食、接觸病原體、肢體活動，甚至孤獨都可能會調整基因開啟和關閉的方式，甚至有一項研究發現冥想改變了基因表達。許多基因還會以晝夜節律運行，這意味著它們以24小時為周期循環開閉。

所有這些干擾，都讓辨別基因表達中有意義的變化（比如讓癌細胞和健康細胞產生差異的變化）和找出造成這些變化的根本原因變得非常困難。

雙胞胎實驗帶來的啟示

當初凱利和科爾尼延科飛上太空，並不僅僅是為了打破人類在太空中生活的時間記錄。這次任務的長度為日後登錄火星等其他長期任務提供了重要測試。一次前往火星的旅途需要幾個月到一年，NASA很好奇在太空中停留這麼長時間會對人造成何種損害。

NASA和它的國際夥伴通常會讓宇航員在國際空間站執行六個月的任務。但是只呆六個月也會對宇航員造成一些負面影響。宇航員在執行任務的時候通常會報告視力衰退，而且在返回地球後也沒有立即恢復正常。骨骼可以在微重力的情況下變得脆弱，肌肉會萎縮。在太空中也更難入睡。

宇航員在太空中試圖做一些運動，減緩肌肉萎縮。

圖片來源：http://fineartamerica.com

科學家還擔心更長時間的任務會對人體生理造成更嚴重的影響，從改變腸道中的益生菌水平到降低免疫系統的能力。因此NASA的研究者們一直設法研究太空環境對宇航員健康的影響，斯科特和馬克這對雙胞胎宇航員可以說是非常合適的研究對象了。

儘管這次實驗的控制做得不算完美，但是因為研究者有兩個雙胞胎在多個節點的數據，所以可以進行比較。如果在這段時間裡，斯科特與馬克在任何一項測試中的水平相差太大，那也許就可以把這種變化歸咎於斯科特在太空中停留的時間。

所以，這個雙胞胎實驗到底給了我們哪些信息呢？

安迪·費因伯格是約翰斯霍普金斯大學的一名分子生物學家，他參與了凱利雙胞胎實驗。費因伯格告誡說，在雙胞胎研究中進行基因檢測，目的不是得出太空對我們基因有何影響的最終結論。你永遠沒法靠單個實驗對象和單個對照樣本做到這一點。「你可以據此建立一個假設，但你無法證明任何事情。」他說。

凱利兄弟工作照及童年照。

圖片來源：Coalition for Deep Space Exploration

還有就是，總體來說，研究者不光在關注基因。他們還關注認知功能、免疫功能、新陳代謝以及生命體征的檢測。通過全部研究得來的數據，可能會得到關於太空如何影響健康這一複雜問題的線索，以及要依靠未來任務進行驗證的假設。

費因伯格說，有一件被低估但也許更加重要的事情：這個雙胞胎實驗是科學家改進宇航員生理測試實施方法的一種途徑。比如說，費因伯格說他和同事花了一些時間在「嘔吐彗星」上。「嘔吐彗星」是NASA的模仿零重力環境建造的飛機，所以對於從宇航員身上抽取血液樣本這件事，他們可以建立嚴密的取樣流程。