太空生活一年并未改变史考特.凯利的DNA

2015年1月一场记者会上,天文学家史考特.凯利(右)与双胞胎兄弟前太空人马克.凯利(Mark Kelly)。 PHOTOGRAPH BY ROBERT MAR

2015年1月一场记者会上,天文学家史考特.凯利(右)与双胞胎兄弟前太空人马克.凯利(Mark Kelly)。 PHOTOGRAPH BY ROBERT MARKOWITZ, NASA

(神秘的地球uux.cn报道)据美国国家地理(撰文:Nadia Drake 编译:邱淑慧):没有!太空生活一年并未改变史考特.凯利的DNA!许多报导指出史考特.凯利的DNA改变了,实则缺乏生物学的某些基本知识。

注解:若无特别说明,内文中单独提到「凯利」时是指史考特.凯利(Scott Kelly)本人,而非他的双胞胎兄弟马克.凯利(Mark Kelly)。

如果你听信最近的新闻报导:美国航太总署(NASA)太空人史考特.凯利前往太空待了一年,回来后发现他的DNA改变了。某些消息来源甚至还指出,在太空飞行之后,凯利的基因(编码各种蛋白质的DNA片段)有高达7%发现异常。

真是抱歉,就连凯利本人都对这些新闻感到讶异。

他在推特上写着:「什么?我的DNA改变了7%!怎么知道的?连我都是刚由这篇文章知道这件事。这可能是个好消息!我不必再认马克.凯利是我的同卵双胞胎了。」

有多个独立研究团队参与该项研究,藉由比较待在国际太空站(International Space Staion)一年的史考特和他待在地球的双胞胎兄弟马克(也是NASA太空人),并检视史考特在认知能力、免疫系统功能和遗传上的变化。此任务在2016年3月结束。

NASA表示,详细的发现会在今年稍晚发表,而目前新闻界大多只依赖一篇当局快讯里的模糊词句和其他讯息。

美国科罗拉多州大学(Colorado State University)的苏珊.贝利(Susan Bailey)表示:「我也想知道这些故事是怎么变得如此耸动的。」她带领着研究双胞胎的其中一个团队。

7%

所以,并没有。在太空飞行一年后,凯利的DNA并没有7%发生突变。这很容易说得通,只要你记得人类和黑猩猩的基因序列只有少于2%的差异,而人与人之间,即使是完全没有亲缘关系的陌生人也只有约0.1%的差异,你就会有基本概念。

我们来看看这是如何运作的。基因序列就像字母串般排列,功能是产生蛋白质。错误的字母或字母序列发生突变,可能会有点恼人,就像我们又爱又恨的自动校正功能一样,但也可能会是极糟糕的结果,例如造成肿瘤增生的突变。然而多数突变是不会受到注意的(能给你超能力的突变则另当别论)。

另一方面,表现程度反映的则是基因的关闭或开启。在我们每个人体内,大多数细胞的基因都相同,但基因表现程度不同。也就是这些表现模式造就了心脏、大脑、眼球和其他部位,这就像是利用同一套食材可以烹煮出许多不同菜肴。

NASA这项造成大家惊讶的结论来自量测史考特.凯利的基因表现程度。结果并不令人意外,太空飞行的效应会影响某些基因的表现程度,尤其是那些与免疫功能、DNA修复途径以及骨骼生长有关的。

「这次太空飞行中那改变表现程度的7%基因,即使在返回地球六个月后依然维持改变后的状态,」领导该项分析、威尔康奈尔医学院(Weill Cornell Medicine)的克里斯多福.梅森(Christopher Mason)表示。

虽然这些表现程度并未回到飞行前的数值,但这和说凯利的DNA「在太空飞行后没有恢复正常」是完全不同的。

梅森表示:「我们对于能期待什么成果毫无概念,这是第一个像这样的实验,对于以后太空人的研究立下标准。尽管如此,这个数字可能并未超出人类面对压力时的范围,例如爬山或潜水。」

事实上,基因表现有这样的变化并不罕见,每当我们生病或因为环境因素,都可能发生。当然,在微重力、氧气较少且辐射程度增加的环境生活一年,也会造成这类变化。

马克与史考特也不相同

另一个听来令人震惊的发现是,史考特.凯利的DNA「不再和他的双胞胎兄弟相同。」

对于熟悉遗传学的人而言,这可能是最显而易见的结论。人类随着年纪增长,在我们的基因组中积累了随机发生的突变,马克和史考特基因序列随机发生的改变要完全一模一样,可说是天方夜谭。其实在他们的大部份人生中,两人的DNA都不相同。

这只是最基本的序列等级。对DNA的各种化学修饰都可以显著影响基因表现的位置和方式,这些标记是可变的,也是表观遗传学研究的范畴。基因随时都可以添加和删除这些标记,即使在同卵双胞胎之间也不会相同。

在频繁的太空飞行中,暴露在较高辐射下的DNA突变必然较快。如果我们发现马克和史考特之间的基因序列没有不同,那才真的叫人惊讶。今天史考特的基因序列有别于马克,并有较快的的突变率,这点完全是可以料想到的。

贝利表示:「没有一对双胞胎是完全相同的,而我们随时都在随机发生突变。毫无疑问的,光是暴露在辐射下这项因素,史考特无论是和马克或任何一个没在太空待上一年的人比较起来,确实有不同或更多的突变。」

染色体弹簧索

即便这样,NASA这次却很讶异地发现凯利的染色体在太空中变长了,至少在他的白血球内是如此。这个异变影响了染色体末端如盖子般的端粒(Telomere)。

 一般而言,端粒会随着年龄增长而缩短,这是因为在每次细胞分裂的过程中,染色体在复制时末端会被削弱。多数人认为,端粒缩短或损耗会造成与老化有关的细胞缺损。

但是凯利的端粒在太空中拉长了,而且在回到地球后快速地缩回原本的长度。贝利的实验室负责研究凯利的端粒,她表示,这些结构所呈现出的弹性很奇妙,而且也可能相当重要。

贝利指出:「现在我们尝试找出这种转变的原因,可以更了解潜在的健康风险。」但她也表示史考特.凯利在太空站上的运动和营养情况也可能影响染色体弹性。这一切都表示,如果史考特真的不想和马克有相同的基因,其实他真的可以不需要为此在太空中待一年。




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