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中国科普博览:壕!NASA大手笔研究人类进入太空的变化
关键字: NASA航空航天双胞胎导读长时间太空旅行对人类身体健康有什么样的影响? 是否会改变人类基因组?当地时间4月11日,美国航天局NASA公布了一条消息,称其完成了第一项关于航天飞行对航天员基因表达的研究。研究论文《TheNASA Twins Study: A multidimensional analysis of a year-long human spaceflight》发表在了美国顶尖学术期刊《科学》(Science)上。文章发表之后,大量国内外媒体都进行了转发报道。
参与实验的航天员 凯利兄弟 左边的是Scott,右边的是Mark。图片来自NASA官网(参考文献1)
双胞胎研究任务臂章,图片来自NASA官网(参考文献1)
双胞胎太空实验 太空旅行会改变基因表达?
作者最初是在新华社的报道中看到这条消息的(参考文献2),该报道中提到,NASA招募了一对双胞胎航天员凯利兄弟参与这项研究(同卵双胞胎),将弟弟斯科特(Scott)送到国际空间站进行了为期一年的在轨驻留,而他的哥哥马克(Mark)则一直留在地面上作为实验对照。在这项为期两年的实验中,科研人员发现斯科特的一部分基因的表达发生改变,这种改变在回到地面后大部分得到了恢复,但有一部分截至实验结束仍然没有恢复到出发前的状态。
笔者最初读到这篇报道的时候,只是觉得NASA这次实验的创意很有意思。众所周知,同卵双胞胎应该是这个世界上能找到的差异最小的两个个体。他们出生时的遗传信息完全相同,面对环境刺激产生的变化强度也应该大致相同。即便在漫长的成长生活过程中,DNA发生了部分突变,或者基因表达情况出现了一些由外界环境导致的改变,这二者基因间的差别仍然能称得上是微乎其微。使用同卵双胞胎进行这一实验,可以说是控制变量的不二法门。能想到借由一对同卵双胞胎来进行这类实验,美国科学工作者也称得上是非常用心了!
可针对实验中涉及到的各项测试,乍看起来并不算特别吸引眼球,尤其是实验得出的结论是绝大多数人已经预料到的。由于国内媒体对这项实验的细节着墨甚少,笔者一开始也以为,这项科研只是对两人抽了些血样,对两人在空间飞行前后的基因表达状况进行了测序类的分析,而这也算不上什么非常特别的操作。甚至觉得媒体对此进行连篇累牍的报道,有小题大做的嫌疑。
作为一个多年的航天爱好者,光看媒体的报道是远远满足不了的好奇心的。出于对上述问题的好奇,笔者决定亲自去看看论文的原文。这一看可吓了一大跳,简直能称得上是笔者平生仅见的一篇奇文。简而言之,两个字:土豪!三个字:大手笔!四个字:信息量大!
两名航天员接受了十大类检测。图片来自论文原文。(参考文献3)
“无死角”全方位深入检查 长达100多页的信息量
不同于我之前猜测的简单DNA检测,这项研究几乎是对这两个航天员进行了全方位的深入检查。包括血液生化,认知水平,表观遗传,基因表达,免疫,代谢,微生物菌群,蛋白质组学,生理学,端粒分析在内的十余项检查。每一个研究方向内,又包含了数种不同的测试。用于简述实验结果的论文正文足有20页之多,而用于介绍这些实验步骤及原理的论文补充材料更是长达83页之多,这篇幅在公开发表的论文里是非常罕见的!
实验中涉及的不同样本和使用的各种分析方法。图片来自论文原文。(参考文献3)
下面我就针对自己最熟悉的生化检测领域向大家做一下简单介绍。
如下图所示,本次实验中所涉及的实验样品共有三大类,包括尿液,大便和血液。其中血液样本分成了血清样本和血细胞样本两个大类。其中尿液样本进行了尿液生化,氧化应激,炎性反应,定向代谢产物分析,蛋白质组学(定向+全局)等检测。大便样本进行了针对微生物菌群的宏基因组学研究。
血清样本进行了血清生化,游离细胞因子,氧化应激,炎性反应,代谢产物(分为定向和全局两种),全局蛋白质组学测试。血细胞样本分不同的细胞类型,进行了针对基因表达,表观遗传修饰,免疫反应功能,端粒活性及长度的多项测试。各项测试的名称及作用可参见下面的图表。可以说,目前能检测的参数指标,除了难以采集和运输的气体样本(包括呼吸和屁)以外都进行了测量。
本次实验中涉及到的部分检测方法及其用途(表格为自制)
- 原标题:壕!NASA大手笔研究人类进入太空的变化 本文仅代表作者个人观点。
- 责任编辑:周雪莹
- 最后更新: 2019-05-08 11:45:41
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