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太空旅行可能改變?nèi)祟愋呐K

國際空間站的微重力環(huán)境似乎會改變?nèi)祟愋呐K的基因表達，這揭示了太空生活可能對人體產(chǎn)生怎樣的影響，以及返回地球后人體將會如何。

距人類初次勇闖太空至今已逾50年，但人們還是對微重力對人體的影響知之甚少?！疤站褪窍乱黄祟惖男麓箨?。在未來的100年中，人類都將不斷在太空中穿梭。”斯坦福大學(xué)教授兼該研究的資深作者約瑟夫·吳（Joseph Wu）說道。隨著商業(yè)太空旅行時代的來臨，了解我們的身體如何適應(yīng)太空飛行顯得愈發(fā)重要。

為了解太空旅行對心臟這一至關(guān)重要的人體血液輸送器官影響，吳的團隊在2016年向國際空間站發(fā)射了跳動的、人為誘導(dǎo)的多能干細胞衍生的心肌細胞。其發(fā)表在《干細胞報告》（Stem Cell Reports）上實驗結(jié)果表明，微重力環(huán)境改變了心肌細胞中的基因表達，但大多數(shù)被改變的表達在細胞重返地球后得以恢復(fù)。研究人員稱，這是首次對微重力在細胞層面產(chǎn)生的影響進行研究。

在太空中模擬心臟

為了創(chuàng)建干細胞模型，研究人員采集了三名無心臟病史人員的血細胞，將其重編程為心肌細胞。這些細胞被送到國際空間站，在微重力環(huán)境中共培養(yǎng)了五個半星期。

研究人員比較了太空組、返回地球組和對照組三組基因的表達，發(fā)現(xiàn)空間環(huán)境改變了2635個基因的表達方式，且多數(shù)被改變的基因都與線粒體代謝——將營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為能量，并用于在細胞中執(zhí)行不同功能的過程——有關(guān)。這些細胞返回地表10天后，基因的表達方式看起來與對照組相似，這說明，身體可能可以逆轉(zhuǎn)自身為了適應(yīng)太空而產(chǎn)生的變化。

“心肌細胞會為適應(yīng)不同環(huán)境發(fā)生改變。但是這些變化一定是負面的嗎？還是只是人體自然適應(yīng)的方式呢？很難確定?！眳⑴c該研究的斯坦福大學(xué)研究生Alexa Wnorowski說道，“研究結(jié)果意味著什么，我們尚不能得出結(jié)論。但是它為我們昭示了未來探索的方向?！?/p>

研究小組計劃對比細胞的相關(guān)數(shù)據(jù)與宇航員在執(zhí)行任務(wù)期間的生理變化記錄、心臟病癥狀，以便更好地了解這些適應(yīng)變化的長期影響。他們稱，該研究同樣揭示了地面環(huán)境如何影響心臟細胞中的基因表達，對一直待在地球上的人們的心臟健康也可能有意義。

Wnorowski告訴天文在線：“要是我們發(fā)現(xiàn)微重力能夠復(fù)制我們處于地球上在疾病中能看到的一些基因表達的話，那這也是這類研究希望能進一步研究的方向之一?！?/p>

相關(guān)知識

物體對支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┬∮谖矬w所受重力的情況稱為失重現(xiàn)象。

違反直覺的是，一個不變的引力場自身是不會產(chǎn)生壓力或拉力的。一個在這樣環(huán)境中的自由落體的物體所受的重力加速度為0，并且處于失重狀態(tài)。這也可被稱為受0個G。

當(dāng)一個引力場是不斷變化的時候，自由落體的物體就會受變化的力的作用，會感受到壓力。當(dāng)在黑洞附近的時候，這樣的力的作用十分明顯。但到了地球，這些力的作用就比較小了，特別是對人體、航天飛船這些相對尺寸較少的物體來說，完全失重的感覺是依然存在的。這種情況被叫做微重力，這在繞軌飛行的航天器上十分常見。

人感受到重力是由于萬有引力給人一個向下的重力加速度。假如一個人站在電梯里，電梯以9m/s2的加速度向下運動，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣仁?0m/s2。那么，人與電梯的相對加速度就是1m/s2。這樣，人對電梯之間的壓力相當(dāng)于人站在地面上的1/10，人會有一種身體變輕的感覺，就是所謂的“失重”了。

當(dāng)電梯以重力加速度g向下加速時，人對電梯壓力等于零，人會在電梯里漂浮起來。人對支持物的壓力等于零，便是所謂的“完全失重”。宇航員在空間站里便是“完全失重”的狀態(tài)。

應(yīng)當(dāng)注意的是，人處于失重狀態(tài)時，人的重力沒有變化(同一地點)，始終存在，只是人對支持物體的壓力變化了而已，其實是人的一種錯覺。

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作者: Passant Rabie

FY: 張掩護

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