移居火星前，人類需要關(guān)注哪些健康風(fēng)險(xiǎn)

吳海旭

1961年4月12日，蘇聯(lián)第一次載人航天嘗試成功，人類第一次踏入充滿未知的太空。在過去的60年間，我們成功踏上了月球，也嘗試在太空中建空間站，馬斯克甚至已經(jīng)在計(jì)劃30年后的火星移民。

我們與太空的距離將越來越近，隨之而來的，是對于太空生活的擔(dān)憂和疑慮。最近，某自媒體就提出，長期滯留太空后，航天員身體發(fā)生了巨大的不可逆改變，基因發(fā)生了變異，導(dǎo)致大腦和認(rèn)知能力發(fā)生永久性改變，甚至性情大變。

太空環(huán)境究竟會(huì)對人體造成多嚴(yán)重的影響？其實(shí)，早在人類開始踏入太空時(shí)，相關(guān)的研究就在逐步開展，目的是為未來人類定居太空進(jìn)行細(xì)致的風(fēng)險(xiǎn)評估研究。

進(jìn)入太空存在的未知數(shù)

那么，在開始探討人體發(fā)生的改變前，我們有必要先了解這些改變的原因：太空環(huán)境和地球環(huán)境有什么不同？

在航天服保護(hù)下盡可能避免了真空、失壓、低溫的風(fēng)險(xiǎn)之外，第一個(gè)影響人體的因素就是重力。遠(yuǎn)離地球后，重力幾乎消失，而我們的身體在漫長演化中針對重力有很多復(fù)雜的設(shè)計(jì)，就會(huì)在這時(shí)發(fā)揮反作用。我們的前庭系統(tǒng)對空間的感知將會(huì)混亂，進(jìn)而導(dǎo)致進(jìn)入太空幾小時(shí)后出現(xiàn)“太空病”，同時(shí)心血管系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)因?yàn)橹亓Φ奈蓙y也會(huì)出現(xiàn)問題。即使我們能在幾天內(nèi)適應(yīng)太空環(huán)境，進(jìn)化上我們稱為 “習(xí)服”，即僅是生理上的適應(yīng)，但長久來看，仍然會(huì)有嚴(yán)重的健康影響，因?yàn)槲覀儾⒉皇钦嬲剡m應(yīng)太空。

另一個(gè)影響是輻射。在失去了地球大氣層的保護(hù)后，我們將直接和太空中的各種輻射接觸，尤其是來自太陽系外的銀河宇宙射線，其能量很高，因此可以輕易穿透飛船船體以及人體組織，在體內(nèi)就可能造成復(fù)雜的損傷，比如對DNA造成突變影響，或者是影響大腦、心血管等身體組織器官。

還有一個(gè)重要影響是晝夜變化。我們身體內(nèi)部有一套感知日夜變化的生物鐘系統(tǒng)，如果進(jìn)入太空環(huán)境，光是在不同的地球軌道上，就會(huì)產(chǎn)生時(shí)間差。比如以時(shí)速28000千米繞地運(yùn)轉(zhuǎn)的飛行器，就會(huì)和地球有90分鐘的日照差異，這就已經(jīng)會(huì)對人體產(chǎn)生影響了。

長期太空環(huán)境對身體的影響

正如我們前文提到的，進(jìn)入太空后，很多人經(jīng)過前期的失重和晝夜變化之后，也許就可以自我調(diào)整 “習(xí)服” 下來，卻不會(huì)真正適應(yīng)。

那么，長時(shí)間生活在太空對人體的影響是什么？

近年來，很多研究著眼于人體最重要的器官大腦上面，發(fā)現(xiàn)大腦細(xì)微結(jié)構(gòu)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(zhì)對小鼠進(jìn)行刺激，通過長時(shí)間的刺激，發(fā)現(xiàn)小鼠的記憶力和認(rèn)知能力會(huì)下降，并且神經(jīng)元的復(fù)雜性也會(huì)降低。隨著進(jìn)入太空的航天員人數(shù)逐漸增加，研究者也開始關(guān)注他們的大腦結(jié)構(gòu)變化。

2016年發(fā)表在《NPJ微重力》的一項(xiàng)研究，通過大腦結(jié)構(gòu)核磁成像技術(shù)檢測，發(fā)現(xiàn)27名在太空工作后的航天員普遍出現(xiàn)了大腦顳葉和額葉部分區(qū)域的大腦皮層，以及小腦皮層的灰質(zhì)減少，而運(yùn)動(dòng)皮層區(qū)域灰質(zhì)增加。這說明太空環(huán)境可能會(huì)對大腦神經(jīng)可塑性造成影響。

2017年發(fā)表在《新英格蘭》雜志的一項(xiàng)研究，發(fā)現(xiàn)34名航天員大腦位置會(huì)輕微向上偏移，同時(shí)腦脊液空間減小，并且往往是在長時(shí)間飛行的航天員中更顯著（平均164.8±18.9天）。

2020年發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》雜志的一項(xiàng)研究，針對平均飛行171天的航天員進(jìn)行檢測，也得到了類似的結(jié)果，并且在飛行后7個(gè)月的隨訪中發(fā)現(xiàn)，他們大腦的大部分改變都恢復(fù)到了飛行前的水平。

除此之外，研究者還將目光聚焦到身體的其他部位：在失重環(huán)境中，骨密度或多或少都會(huì)有所降低，但是積極的鍛煉和康復(fù)訓(xùn)練能減少這個(gè)問題;失重的環(huán)境還會(huì)使心血管系統(tǒng)處于持續(xù)失衡的狀態(tài)，頭部供血和動(dòng)脈壓都會(huì)有不小的改變;輻射環(huán)境下也可能導(dǎo)致動(dòng)脈血管僵硬，血管壁增厚，提高動(dòng)脈粥樣硬化的風(fēng)險(xiǎn)。

還有研究探究了航天員飛行兩周后腸道菌群的變化。研究發(fā)現(xiàn)，航天員的腸道菌群在飛行前后有顯著的比例改變，但是在航天員休養(yǎng)4 周之后，腸道菌群就恢復(fù)正常了。

總體來看，在宇宙環(huán)境中，失重、輻射會(huì)給我們的身體帶來諸多難以預(yù)料的影響，但是這些研究都有一個(gè)局限性，因?yàn)椴煌酥g都會(huì)有遺傳差異，而進(jìn)入太空的航天員數(shù)量太少，使得這些差異難以消除。2019年發(fā)表在《科學(xué)》雜志的一項(xiàng)研究就解決了這個(gè)問題，科學(xué)家利用同卵雙胞胎進(jìn)行研究。

一對雙胞胎，其中一人生活在地球上，而另一個(gè)人成為航天員在太空中飛行了一年多。研究者抓住了這個(gè)機(jī)會(huì)，密切監(jiān)測了兩個(gè)人的多種組學(xué)數(shù)據(jù)，仔細(xì)分析了太空環(huán)境對人體的影響。

更全面的研究發(fā)現(xiàn)了以往忽視的很多問題，比如因?yàn)槭е刈屔眢w負(fù)荷增加，膠原蛋白調(diào)節(jié)可能會(huì)導(dǎo)致血管壁增厚;血管內(nèi)血液成分也發(fā)生了一定的改變，可能增加腎結(jié)石的風(fēng)險(xiǎn);更嚴(yán)重的是，控制染色體分裂的端粒持續(xù)丟失，而這不僅和衰老相關(guān)，未來罹患糖尿病、癌癥的風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)增加。

此外，也存在諸多潛在的身體健康風(fēng)險(xiǎn)，比如眼部疾病、基因表達(dá)有較大起伏、基因組出現(xiàn)突變的可能也會(huì)增加、認(rèn)知功能也有所下降。

未來我們該怎么辦

即使是有如此多的風(fēng)險(xiǎn)，研究者的這些研究觀測也絕不是為了危言聳聽。相反，當(dāng)我們意識(shí)到了太空可能帶來的這些危險(xiǎn)因素，怎么解決就是我們需要考慮的問題了。

比如，如何利用輻射防護(hù)和藥物治療減少輻射對身體的損傷，或是將飛行器旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生 “人造重力”來避免失重帶來的影響，或是利用生命支持系統(tǒng)為航天器中的人們提供必要的生存環(huán)境……

同時(shí)，也讓我們回到開頭提到的一些質(zhì)疑。一方面，沒有研究將基因上的改變與大腦、心血管差異關(guān)聯(lián)起來，大腦和心血管結(jié)構(gòu)發(fā)生的變化，往往是由于失重或者輻射直接造成的，大腦運(yùn)動(dòng)皮層灰質(zhì)的不減反增，其實(shí)是反映了大腦在失重環(huán)境下的一種適應(yīng);另一方面，這些變化并非完全永久性，比如骨密度的下降在嚴(yán)格監(jiān)控和積極訓(xùn)練下是能有所恢復(fù)的，而大腦的大部分結(jié)構(gòu)變化在飛行后一段時(shí)間也可以恢復(fù)。

但是，對于太空生活的評估仍然任重而道遠(yuǎn)，我們現(xiàn)在能獲取的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)仍然不多，也難以對身體情況進(jìn)行更為詳細(xì)、全面的評估，而若干年后的生理變化，比如基因組不穩(wěn)定、基因表達(dá)改變等影響也仍然是未知。

未來的火星移民計(jì)劃能否實(shí)施，可能還需要更多地監(jiān)測身體狀況的變化。至少我們現(xiàn)在還不知道，數(shù)年居住在太空中會(huì)不會(huì)出現(xiàn)更大的健康風(fēng)險(xiǎn)。但我們也不應(yīng)該盲目恐慌，大膽向前，謹(jǐn)慎求證，正是我們面對未來太空旅行的態(tài)度。