人類在火星上行走示意圖，圖源：pixabay.com

- 導 讀 -

自1960年代以來，人類對火星的探測活動越來越多。在遙遠的未來，我們(men) 移居地外星球很可能成為(wei) 現實。一個(ge) 不可忽視的問題是：進入太空後，我們(men) 的身體(ti) 到底可能會(hui) 產(chan) 生哪些變化？我們(men) 要關(guan) 注哪些健康風險？

撰文｜吳海旭責編｜陳曉雪

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1961年4月12日，蘇聯第一次載人航天嚐試成功，人類也第一次踏進了充滿未知的太空。在過去的60年間，我們(men) 成功踏上了月球，也嚐試在太空生活了400多天，更是在太空中建成了各種空間站。今天，馬斯克甚至已經在計劃30年後的火星移民計劃。

我們(men) 與(yu) 太空的距離將越來越近。

馬斯克的火星移民計劃 | 圖源：SpaceX

隨之而來的，是對於(yu) 太空生活的擔憂和疑慮。最近，就有某自媒體(ti) 提出滯留太空後，宇航員身體(ti) 發生了巨大的不可逆改變，基因發生了變異，導致大腦和認知能力發生永久性改變，甚至 “性情大變”。

究竟太空環境會(hui) 對人體(ti) 造成多嚴(yan) 重的影響？其實，早在人類開始踏入太空，相關(guan) 的研究就在逐步開展，目的是為(wei) 未來人類是否可能定居太空，進行細致的風險評估研究。

某自媒體(ti) 文章中提及宇航員眼球變扁、認知下降、加速曬老、DNA變異等變化均未在上述論文中提及，實際上，《科學進展》中的論文隻對宇航員做了大腦MRI檢測。

網傳(chuan) 的進入太空後因為(wei) 失重導致的身體(ti) 變化，其實是為(wei) 了說明而嚴(yan) 重誇大了的示意圖 | 圖源：NASA（原網址已刪除）

進入太空存在的未知數

那麽(me) ，在開始探討人體(ti) 發生的改變前，我們(men) 有必要先了解這些改變的原因：太空環境和地球環境有什麽(me) 不同？

在宇航服保護下盡可能避免了真空、失壓、低溫的風險之外，第一個(ge) 影響人體(ti) 的因素就是重力。遠離地球後重力幾乎消失，而我們(men) 的身體(ti) 在漫長演化中針對重力有很多的複雜設計也會(hui) 在這時發揮反作用：

前庭係統的對空間的感知將會(hui) 混亂(luan) ，進而導致進入太空幾小時後出現的 “太空病”；同時心血管係統、運動係統因為(wei) 重力的紊亂(luan) 也會(hui) 出現問題 [1]。

即使能在幾天內(nei) 適應太空環境，進化上我們(men) 稱為(wei) “習(xi) 服”，即僅(jin) 是生理上的適應，但長久來看仍然會(hui) 有嚴(yan) 重的健康影響，因為(wei) 我們(men) 並不是真正的適應太空。

不同情況下身體(ti) 體(ti) 液分布的變化，從(cong) A到D依次為(wei) ：飛行前，剛進入太空，初次適應太空環境和回到地球後，可以注意大腦中體(ti) 液的減少 | 圖源：Clément, 2005.

另一個(ge) 影響是輻射，在失去了地球大氣層的保護後，我們(men) 將直接和太空中的各種輻射接觸，尤其是具有高能粒子來自太陽係外的銀河宇宙射線（Galactic Cosmic Rays, GCR），其能量很高，因此可以輕易穿透飛船船體(ti) 以及人體(ti) 組織，在體(ti) 內(nei) 就可能造成複雜的損傷(shang) ，比如對DNA造成突變影響，或者是影響大腦、心血管等身體(ti) 組織器官[2]。

NASA火星探測器得到的不同位置的輻射量統計 | 數據來源：NASA

還有一個(ge) 重要影響是晝夜變化。我們(men) 身體(ti) 內(nei) 部會(hui) 有一套感知日夜變化的生物鍾係統，如果進入太空環境，光是在不同的地球軌道上，就會(hui) 產(chan) 生時間差：比如以28000km/h繞地運轉的飛行器，就會(hui) 和地球有90分鍾的日照差異，這就已經會(hui) 對人體(ti) 產(chan) 生影響了[1]。

長期的太空環境對身體(ti) 的影響

正如我們(men) 前文提到的，進入太空後，很多人可能適應完前期的失重和晝夜變化之後，可以自我調整 “習(xi) 服” 下來，卻不會(hui) 真正適應。

那長時間生活在太空對人體(ti) 的影響是什麽(me) ？

近年來，很多研究著眼在人體(ti) 最重要的器官大腦上麵，發現大腦細微結構上有不小的變化。最早研究者是使用銀河宇宙射線輻射中含有的物質對小鼠進行刺激，通過長時間的刺激發現小鼠的記憶力和認知能力會(hui) 下降，並且神經元的複雜性也會(hui) 降低 [3]。

通過兩(liang) 個(ge) 小鼠的行為(wei) 學實驗可以發現認知記憶和空間記憶的降低 | 圖源：Parihar V K, et al. 2015.

隨著進入太空的宇航員人數逐漸增加，研究者也開始關(guan) 注他們(men) “上天入地” 後的大腦結構變化。

2016年發表在《NPJ微重力》的研究，通過大腦結構核磁成像技術（MRI）檢測，發現27名在太空工作後的宇航員普遍出現了大腦顳葉和額葉部分區域的大腦皮層，以及小腦皮層的灰質減少，而運動皮層區域灰質增加 [4]。這說明太空環境可能會(hui) 對大腦神經可塑性造成影響。

圖中藍色區域顯示了腦灰質部分減少的區域 | 圖源：Koppelmans V, et al. 2016.

而後2017年發表在《新英格蘭(lan) 》雜誌的MRI研究，發現34名宇航員大腦位置會(hui) 輕微向上偏移，同時腦脊液空間大小減小，並且往往是在長時間飛行的宇航員中更顯著（平均164.8±18.9天）[5]。

2020年發表在《科學進展》雜誌的研究針對平均171天飛行的宇航員檢測，也得到了類似的結果，並且在飛行後七個(ge) 月的隨訪發現，大腦的大部分改變都恢複到了飛行前的水平（即某自媒體(ti) 前文圖片中引用的文章）[6]。

除此之外，研究者還將目光聚焦到身體(ti) 的其他部位：比如在失重影響下骨骼的正常發育生長，骨密度或多或少都會(hui) 有所降低，但是積極的鍛煉和康複訓練能減少這個(ge) 問題[7]；同時失重的環境還會(hui) 使得心血管係統處於(yu) 持續失衡的狀態，頭部供血和動脈壓都會(hui) 有不小的改變 [8]；輻射的環境下也可能導致動脈血管僵硬，血管壁增厚，提高動脈粥樣硬化的風險 [8]。

長期飛行的宇航員飛行後各個(ge) 區域骨密度的變化，還可以發現積極的訓練有助於(yu) 維持骨骼健康 | 圖源：Orwoll E S, et al. 2013.

除了身體(ti) 各個(ge) 組織，還有研究探究了宇航員飛行兩(liang) 周後腸道菌群的變化 [9]。通過宏基因組研究者發現腸道菌群在飛行前後有顯著的比例改變，但是在宇航員休養(yang) 4周之後，太空環境給腸道菌群帶來的變化就恢複了。

總體(ti) 來看，在宇宙環境中失重、輻射會(hui) 給我們(men) 的身體(ti) 帶來諸多難以預料的影響，但是這些研究都有一個(ge) 局限性，因為(wei) 不同人之間都會(hui) 有遺傳(chuan) 差異，而進入太空的宇航員數量太少使得這些差異難以消除。2019年發表在《科學》雜誌的一項研究就解決(jue) 了這個(ge) 問題，科學家們(men) 利用同卵雙胞胎進行研究 [10]。

整個(ge) 研究的思路 | 圖源：Garrett-Bakelman F E, et al. 2019.

一對雙胞胎，其中一人生活在地球上，而另一個(ge) 人成為(wei) 宇航員在太空中飛行了一年多。研究者抓住了這個(ge) 機會(hui) ，密切監測了兩(liang) 個(ge) 人的多種組學數據，仔細分析了太空環境對人體(ti) 的影響。

更全麵的研究發現了以往忽視的很多問題，比如因為(wei) 失重讓身體(ti) 負荷增加，膠原蛋白調節可能會(hui) 導致血管壁增厚；血管內(nei) 血液成分也發生了一定的改變，可能增加宇航員腎結石的風險；更嚴(yan) 重的是，控製染色體(ti) 分裂的端粒持續丟(diu) 失，而這不僅(jin) 和衰老相關(guan) ，未來罹患糖尿病、癌症的風險也會(hui) 增加。

此外也存在諸多潛在的身體(ti) 健康風險，比如眼部疾病、基因表達有較大起伏、基因組出現突變的可能也會(hui) 增加、認知功能也有所下降。

未來我們(men) 該怎麽(me) 辦

即使是如此多的風險，研究者的這些研究觀測也絕不是為(wei) 了危言聳聽。相反，心懷探索未知的人們(men) 目標是為(wei) 了更好地解決(jue) 這些問題：當我們(men) 意識到了這些太空可能帶來的危險因素，怎麽(me) 解決(jue) 就是未來我們(men) 需要考慮的問題了。

比如如何利用輻射防護和藥物治療減少輻射對身體(ti) 的損傷(shang) ，亦或者是將飛行器旋轉產(chan) 生 “人造重力” 來避免失重帶來的影響，還有利用生命支持係統為(wei) 航天器中的人們(men) 提供必要的生存的環境……

人造重力因為(wei) 相關(guan) 健康影響還較小，成本也較高，所以仍隻是一個(ge) 概念 | 圖源：NASA

同時讓我們(men) 回到開頭提到的一些人們(men) 的質疑。一方麵，沒有研究將基因上的改變與(yu) 大腦、心血管差異關(guan) 聯起來，大腦和心血管結構發生的變化，往往是由於(yu) 失重或者輻射直接影響造成的，相反大腦運動皮層灰質不減反增，其實是反映了大腦在失重環境下的一種適應；

另一方麵，這些變化並非完全永久性，比如骨密度的下降在嚴(yan) 格監控和積極訓練下是能有所恢複的，而大腦的大部分結構變化在飛行後一段時間也可以恢複。

但是對於(yu) 太空生活的評估仍然任重而道遠：很多生理上的影響，比如心血管疾病、認知功能下降是會(hui) 持續存在的；此外我們(men) 現在能獲取的實驗數據仍然不多，也難以對身體(ti) 情況進行更為(wei) 詳細、全麵的評估，而若幹年後的生理變化，比如基因組不穩定、基因表達改變等等的影響也仍然是未知。

未來我們(men) 的火星移民計劃能否實施，可能還需要更多地監測身體(ti) 狀況的變化。至少我們(men) 現在還不知道數年居住在太空中會(hui) 不會(hui) 有更大的健康風險出現。但我們(men) 也不應該盲目恐慌，大膽向前，謹慎求證，正是我們(men) 麵對未來太空旅行的態度。



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