移居火星前，人類需要關注哪些健康風險

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，馬斯克甚至已經在計劃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，導致大腦和認知能力發(fā)生永久性改變，甚至性情大變。

太空環(huán)境究竟會對人體造成多嚴重的影響？其實，早在人類開始踏入太空時，相關的研究就在逐步開展，目的是為未來人類定居太空進行細致的風險評估研究。

進入太空存在的未知數

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？

在航天服保護下盡可能避免了真空、失壓、低溫的風險之外，第一個影響人體的因素就是重力。遠離地球后，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雜的設計，就會在這時發(fā)揮反作用。我們的前庭系統(tǒng)對空間的感知將會混亂，進而導致進入太空幾小時后出現“太空病”，同時心血管系統(tǒng)、運動系統(tǒng)因為重力的紊亂也會出現問題。即使我們能在幾天內適應太空環(huán)境，進化上我們稱為 “習服”，即僅是生理上的適應，但長久來看，仍然會有嚴重的健康影響，因為我們并不是真正地適應太空。

另一個影響是輻射。在失去了地球大氣層的保護后，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，在體內就可能造成復雜的損傷，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。

還有一個重要影響是晝夜變化。我們身體內部有一套感知日夜變化的生物鐘系統(tǒng)，如果進入太空環(huán)境，光是在不同的地球軌道上，就會產生時間差。比如以時速28000千米繞地運轉的飛行器，就會和地球有90分鐘的日照差異，這就已經會對人體產生影響了。

長期太空環(huán)境對身體的影響

正如我們前文提到的，進入太空后，很多人經過前期的失重和晝夜變化之后，也許就可以自我調整 “習服” 下來，卻不會真正適應。

那么，長時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(fā)現小鼠的記憶力和認知能力會下降，并且神經元的復雜性也會降低。隨著進入太空的航天員人數逐漸增加，研究者也開始關注他們的大腦結構變化。

2016年發(fā)表在《NPJ微重力》的一項研究，通過大腦結構核磁成像技術檢測，發(fā)現27名在太空工作后的航天員普遍出現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減少，而運動皮層區(qū)域灰質增加。這說明太空環(huán)境可能會對大腦神經可塑性造成影響。

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

2020年發(fā)表在《科學進展》雜志的一項研究，針對平均飛行171天的航天員進行檢測，也得到了類似的結果，并且在飛行后7個月的隨訪中發(fā)現，他們大腦的大部分改變都恢復到了飛行前的水平。

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有所降低，但是積極的鍛煉和康復訓練能減少這個問題;失重的環(huán)境還會使心血管系統(tǒng)處于持續(xù)失衡的狀態(tài)，頭部供血和動脈壓都會有不小的改變;輻射環(huán)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。

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，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，腸道菌群就恢復正常了。

總體來看，在宇宙環(huán)境中，失重、輻射會給我們的身體帶來諸多難以預料的影響，但是這些研究都有一個局限性，因為不同人之間都會有遺傳差異，而進入太空的航天員數量太少，使得這些差異難以消除。2019年發(fā)表在《科學》雜志的一項研究就解決了這個問題，科學家利用同卵雙胞胎進行研究。

一對雙胞胎，其中一人生活在地球上，而另一個人成為航天員在太空中飛行了一年多。研究者抓住了這個機會，密切監(jiān)測了兩個人的多種組學數據，仔細分析了太空環(huán)境對人體的影響。

更全面的研究發(fā)現了以往忽視的很多問題，比如因為失重讓身體負荷增加，膠原蛋白調節(jié)可能會導致血管壁增厚;血管內血液成分也發(fā)生了一定的改變，可能增加腎結石的風險;更嚴重的是，控制染色體分裂的端粒持續(xù)丟失，而這不僅和衰老相關，未來罹患糖尿病、癌癥的風險也會增加。

此外，也存在諸多潛在的身體健康風險，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增加、認知功能也有所下降。

未來我們該怎么辦

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

比如，如何利用輻射防護和藥物治療減少輻射對身體的損傷，或是將飛行器旋轉產生 “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，也讓我們回到開頭提到的一些質疑。一方面，沒有研究將基因上的改變與大腦、心血管差異關聯(lián)起來，大腦和心血管結構發(fā)生的變化，往往是由于失重或者輻射直接造成的，大腦運動皮層灰質的不減反增，其實是反映了大腦在失重環(huán)境下的一種適應;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格監(jiān)控和積極訓練下是能有所恢復的，而大腦的大部分結構變化在飛行后一段時間也可以恢復。

但是，對于太空生活的評估仍然任重而道遠，我們現在能獲取的實驗數據仍然不多，也難以對身體情況進行更為詳細、全面的評估，而若干年后的生理變化，比如基因組不穩(wěn)定、基因表達改變等影響也仍然是未知。

未來的火星移民計劃能否實施，可能還需要更多地監(jiān)測身體狀況的變化。至少我們現在還不知道，數年居住在太空中會不會出現更大的健康風險。但我們也不應該盲目恐慌，大膽向前，謹慎求證，正是我們面對未來太空旅行的態(tài)度。