人類的DNA在太空中真的會發生改變嗎？

黃森 編譯

近期，有關美國宇航員斯科特·凱利（Scott Kelly）基因組發生了7%改變的報道屢見報端。事情源於美國宇航局（NASA）的一項重要實驗：宇航員斯科特·凱利在太空中待了一年時間，同時他的同卵雙胞胎兄弟則留在地球。

研究表明，航天飛行中的基因突變率在一年中不可能高達7%。事實上，人類和黑猩猩之間的基因組也僅有2.6%的差異，僅此2.6%的差異也是經歷了長達2600萬年時間累積的結果。即便在太空中基因突變率增加了八倍（數據來源於已被報道的動物接受相似水平輻射的實驗結果），也需要超過八百萬年才能累計到7%的水平。值得一提的是，若發生7%的基因組變化，必將產生一個不同於人類的全新物種。

因此，太空歸來後凱利的基因組到底發生了哪些真實變化？其實，媒體報道中所說的7%是誤解了NASA在2018年1月31日發布的新聞稿。新聞稿稱：「研究人員發現斯科特·凱利93%的基因在著陸後恢復正常。然而剩下的7%可能會在以後發生變化。」

在美國有線電視新聞網（CNN）發出報道後的當天，NASA迅速對報道進行了回應。他們強調，7%的差異指的是「基因表達」，而不是整個DNA。換句話說，宇航員的基因組沒有改變，只是那些基因被積極使用（註：生物體生命活動中並不是所有的基因都同時表達）。

在數據公布之前，我們不清楚在一年的太空生活中，凱利的身體究竟發生了多少變化。但很顯然，他的變化明顯多於自己的雙胞胎兄弟。

基因表達的科學

基因組就像是使用DNA編寫的一套指令，通過表達不同的基因，我們的身體按照這些指令來創建如RNA或蛋白質等結構，其中每個分子執行不同的任務。正如NASA所指出的，我們都知道人類的生理在太空中發生了改變，基因表達的變化是完全可以預料的。那些基因被積極使用（或表達），並對這種生理變化做出響應。

初步數據表明，顯著的變化包括與氧和二氧化碳含量有關的基因的響應；其它變化包括細胞製造能量（細胞將營養素轉化為化學能）和骨頭的能力下降、抵抗感染和維持DNA活性的能力增強。這與人類在太空飛行中所進行的動物實驗的研究數據相符（NASA擁有一個名為NASA Gene Lab的動物基因表達資料庫）。

與氧氣使用和抗感染能力有關的基因改變極有可能是由於宇航員長期處於封閉的環境中。基因表達的變化使得宇航員能夠適應這種新環境。因此，研究人員預測會出現一個能夠有效抵抗感染的基因來進行相應表達。

研製對抗藥物

據報告，製造能量和骨頭以及維持基因組變化的能力非常有趣且具有重要意義。製造能量和骨頭能力的下降使人類變得更加脆弱，但目前科學還未找到原因所以無法與之對抗。一旦發現了改變基因表達的特定基因，就有可能製造出預防性的藥物。

日本航天局公布的結果顯示，2016年在一組（10名）宇航員中觀察到基因組基因表達的變化。我們可以將他們與動物的基因表達變化以及地球上的類似航天活動（如卧床休息）進行比較。如果這些基因改變與先前報道的基因改變相似，就能完善目前在動物身上所進行的實驗，從而完善相關藥物的研發。希望這些藥物不僅適用於動物，同樣適用於宇航員。

這項研究的潛在影響力是巨大的，因為NASA和其它航天機構的目標是進入太空而不是國際空間站。將來有一天，宇航員可能會一路奔向火星，他們將遭受更高劑量的輻射，並經歷更多的基因組變化，這時，控制這種變化帶來的不利影響將十分重要。

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