美國(guó)航空航天局（NASA）標(biāo)志性的雙胞胎研究（Twins Study）今日在Science封面上公布了最新的結(jié)果，其中一項(xiàng)研究表明長(zhǎng)期的太空飛行會(huì)影響人體腸道微生物。

研究指出，在國(guó)際空間站（ISS）長(zhǎng)達(dá)一年的時(shí)間里，宇航員Scott Kelly腸道微生物組經(jīng)歷了兩種主要細(xì)菌比例的轉(zhuǎn)變。但是他微生物組中的細(xì)菌多樣性在太空飛行期間沒有改變。

腸道健康會(huì)影響消化，新陳代謝和免疫力，而且近年來(lái)的越來(lái)越研究表明腸道微生物組的變化與骨骼，肌肉和大腦的變化有關(guān)。

“我們不能在不清楚太空飛行如何影響身體的情況下將人類送到火星，”西北大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)微生物組研究的Fred W. Turek說(shuō)，“我們需要盡早深入研究，因?yàn)橛?jì)劃是在2035年將人們送到火星。”

西北大學(xué)的腸道微生物組研究是十項(xiàng)調(diào)查中的一項(xiàng)，這十個(gè)項(xiàng)目分別探討了太空飛行對(duì)人體影響的各個(gè)方面，包括基因表達(dá)，骨密度，免疫系統(tǒng)反應(yīng)和端粒動(dòng)力學(xué)的變化。（其它研究可見下文推送）

雙胞胎研究

從2015年到2016年，Scott成為第一位在太空中度過(guò)近一整年時(shí)間（340天）的美國(guó)宇航員。與此同時(shí)，他的弟弟Mark則待在地球上。為了明白在太空一年時(shí)間里身體發(fā)生了什么，當(dāng)Scott還在太空時(shí)，NASA研究員就開始研究這對(duì)雙胞胎。

Turek等人主要分析了隨時(shí)間和空間的變化，他們腸道中細(xì)菌的組成。

“我們將Scott與Mark進(jìn)行了比較，這很有意思，”Turek說(shuō)，“但真正的比較是分析Scott在飛行前，飛行中和飛行后的樣本。這可能是我們所擁有的最有價(jià)值的信息。”

腸道健康的重要性

腸道微生物組被稱為“新器官系統(tǒng)”，這個(gè)復(fù)雜的微生物群落，包括細(xì)菌，病毒和真菌生活在消化道中。在過(guò)去的10年里，科學(xué)家們開始意識(shí)到微生物組的健康和多樣性對(duì)人體的影響。改變微生物組可導(dǎo)致骨骼，肌肉和大腦的改變。

“細(xì)菌對(duì)身體其他系統(tǒng)的影響非常顯著，”西北大學(xué)神經(jīng)生物學(xué)研究教授Martha Vitaterna說(shuō)，“有研究表明，腸道微生物組的變化與神經(jīng)和生理有關(guān)，如阿茨海默病，帕金森病，自閉癥和精神分裂癥。通過(guò)保護(hù)腸道，我們可以保護(hù)所有這些系統(tǒng)。”

超過(guò)90％的腸道細(xì)菌分屬于兩大類：厚壁菌（Firmicutes）或擬桿菌（Bacteroidetes）。兩個(gè)類別都包含好細(xì)菌和壞細(xì)菌的混合物。Scott微生物組中的厚壁菌門和擬桿菌之間的比例在太空飛行中經(jīng)歷了明顯的變化——厚壁菌數(shù)量增加，而擬桿菌減少。這種轉(zhuǎn)變是研究人員在Scott微生物組中發(fā)現(xiàn)的更大組成變化之一，但這種微生物組變化在回到地球后恢復(fù)正常。

“這種微生物群落的結(jié)構(gòu)發(fā)生了大規(guī)模的轉(zhuǎn)變，”Vitaterna說(shuō)，“我們不能說(shuō)這是好事還是壞事。”

是什么導(dǎo)致了轉(zhuǎn)變？

許多變量都可能影響Scott在太空中的腸道微生物組，包括微重力，輻射增加，晝夜節(jié)律變化，睡眠時(shí)間減少，空氣循環(huán)不足，生活在封閉空間的壓力和飲食改變。

最初Turek和Vitaterna擔(dān)心Scott在太空中的飲食，主要包括冷凍干燥，經(jīng)過(guò)輻射，預(yù)包裝的食品，會(huì)降低他腸道微生物組的多樣性。但是西北大學(xué)之前進(jìn)行的小鼠實(shí)驗(yàn)證明了并不是，雖然Scott和Mark在為期一年的研究中沒有吃同樣的食物，但之前研究中，小鼠吃了完全相同的飲食。與地球上的對(duì)照小鼠相比，太空小鼠的腸道微生物組也發(fā)生了變化。

Turek認(rèn)為微重力最有可能導(dǎo)致變化。“我們認(rèn)為微重力會(huì)對(duì)細(xì)菌產(chǎn)生影響，”他說(shuō)，“未來(lái)我們將會(huì)確定這一點(diǎn)。”