美國航空航天局（NASA）標志性的雙胞胎研究（Twins Study）今日在Science封面上公布了最新的結果，其中一項研究表明長期的太空飛行會影響人體腸道微生物。

研究指出，在國際空間站（ISS）長達一年的時間里，宇航員Scott Kelly腸道微生物組經(jīng)歷了兩種主要細菌比例的轉(zhuǎn)變。但是他微生物組中的細菌多樣性在太空飛行期間沒有改變。

腸道健康會影響消化，新陳代謝和免疫力，而且近年來的越來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。

“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，”西北大學領導微生物組研究的Fred W. Turek說，“我們需要盡早深入研究，因為計劃是在2035年將人們送到火星。”

西北大學的腸道微生物組研究是十項調(diào)查中的一項，這十個項目分別探討了太空飛行對人體影響的各個方面，包括基因表達，骨密度，免疫系統(tǒng)反應和端粒動力學的變化。（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近一整年時間（340天）的美國宇航員。與此同時，他的弟弟Mark則待在地球上。為了明白在太空一年時間里身體發(fā)生了什么，當Scott還在太空時，NASA研究員就開始研究這對雙胞胎。

Turek等人主要分析了隨時間和空間的變化，他們腸道中細菌的組成。

“我們將Scott與Mark進行了比較，這很有意思，”Turek說，“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)”，這個復雜的微生物群落，包括細菌，病毒和真菌生活在消化道中。在過去的10年里，科學家們開始意識到微生物組的健康和多樣性對人體的影響。改變微生物組可導致骨骼，肌肉和大腦的改變。

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

超過90％的腸道細菌分屬于兩大類：厚壁菌（Firmicutes）或擬桿菌（Bacteroidetes）。兩個類別都包含好細菌和壞細菌的混合物。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正常。

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

是什么導致了轉(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擔心Scott在太空中的飲食，主要包括冷凍干燥，經(jīng)過輻射，預包裝的食品，會降低他腸道微生物組的多樣性。但是西北大學之前進行的小鼠實驗證明了并不是，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認為微重力最有可能導致變化。“我們認為微重力會對細菌產(chǎn)生影響，”他說，“未來我們將會確定這一點。”