醫學

雙胞胎太空實驗

住在地球的哥哥和住在太空的弟弟,一年後會有什麼不同?

撰文/諾卓姆(Amy Nordrum)
翻譯/邱淑慧

醫學

雙胞胎太空實驗

住在地球的哥哥和住在太空的弟弟,一年後會有什麼不同?

撰文/諾卓姆(Amy Nordrum)
翻譯/邱淑慧


2015年3月之後,退休的太空人馬克.凱利(Mark Kelly)如果想和同卵雙胞胎弟弟史考特.凱利(Scott Kelly)講話,就得打一通超級遠的長途電話到國際太空站(ISS)。


51歲的史考特也是太空人,而且將住在ISS長達一年,以研究太空飛行對人體健康的影響。這對兄弟的同源DNA提供了一個難得的機會,讓我們能夠觀察在零重力環境下基因表現的變化,並且能同步和地球上的對照組比較。美國航太總署(NASA)的科學家也會比較這對雙胞胎腦中的血液流動情形、體內的微生物組成,以及在染色體末端能保護染色體的短鏈DNA——端粒(telomere)的縮短,也就是細胞老化的跡象。


曾在ISS上飄浮一整天的人超過200位,史考特和馬克則是其中多次執行任務者。在2000年11月第一位人員抵達ISS後,研究人員就開始監測長時間太空飛行對太空人的影響。2009年在太空中待了199天的巴拉特(Michael Barratt)說:「那感覺就像被倒吊起來。我們的訓練相當嚴格,所以我們知道每一項作業程序,特別是在最初幾個星期會遵照所受的訓練和步驟,即使已經感覺不太舒服了。」NASA的科學家對於在太空中過夜對身體的影響已有許多了解,也會特別注意凱利兄弟的這些症狀。


太空中的生理狀況


生活在零重力下,人體會有什麼變化?


身體不適


大多數太空人在零重力下一開始會感覺頭痛、昏睡或有動暈症。但幾天之後,當人體的感覺系統適應了,這些症狀就會消失。


眼睛


一項調查顯示,有29%住在太空船的太空人以及60%住在太空站的太空人表示,在太空飛行時視力會變差。許多人變得遠視或視線模糊,可能是因為頭骨內的壓力改變使得眼球形狀變扁所引起的。


骨骼*


在太空中,骨骼需要支撐的重量減少,因此會流失質量。骨質流失一個月可達1~2%,尤其是原本負責承擔重量的骨骼,例如髖骨,骨折的風險會大為增加。回到地球後,骨密度可能需要三年才能完全恢復。


免疫系統


有些類型的免疫細胞會變得更活化而好發過敏或引發持續性的皮疹。在這次研究中,凱利兄弟都將接受流感疫苗注射,以觀察免疫系統的反應。


血液流動


在火箭發射時,血液直衝腦門;進入太空之後,在低重力或無重力下,血液會持續向上流動,與在地球上受地心引力束縛的人相比,這時下半身的血液大約有10%(1~2公升)流到頭部。目前會利用長褲加壓來抵抗這樣的「大餅臉–鳥仔腳」(puffy face–bird leg)症候群。


脊柱


失去了可使脊椎保持緊密的重力,太空人通常會長高5~8公分。這樣的增高,通常會伴隨背痛和神經方面的問題。


肌肉*


住在ISS的人通常在一個星期內肌肉的質量會流失20%,尤其是回到地球後要負責支撐大量體重的小腿、股四頭肌以及背部和頸部這些重要的肌肉。為了對抗這樣的流失,太空人每天必須花2.5個小時運動。


 * 這些症狀是衡定適應(homeostatic adaptation),是身體在嘗試尋求新的平衡;這樣的改變只在太空飛行者返回地球後構成問題。


圖片版權:NASA


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