太空旅行可能改变人类心脏

国际空间站的微重力环境似乎会改变人类心脏的基因表达，这揭示了太空生活可能对人体产生怎样的影响，以及返回地球后人体将会如何。

距人类初次勇闯太空至今已逾50年，但人们还是对微重力对人体的影响知之甚少。“太空就是下一片人类的新大陆。在未来的100年中，人类都将不断在太空中穿梭。”斯坦福大学教授兼该研究的资深作者约瑟夫·吴（Joseph Wu）说道。随着商业太空旅行时代的来临，了解我们的身体如何适应太空飞行显得愈发重要。

为了解太空旅行对心脏这一至关重要的人体血液输送器官影响，吴的团队在2016年向国际空间站发射了跳动的、人为诱导的多能干细胞衍生的心肌细胞。其发表在《干细胞报告》（Stem Cell Reports）上实验结果表明，微重力环境改变了心肌细胞中的基因表达，但大多数被改变的表达在细胞重返地球后得以恢复。研究人员称，这是首次对微重力在细胞层面产生的影响进行研究。

在太空中模拟心脏

为了创建干细胞模型，研究人员采集了三名无心脏病史人员的血细胞，将其重编程为心肌细胞。这些细胞被送到国际空间站，在微重力环境中共培养了五个半星期。

研究人员比较了太空组、返回地球组和对照组三组基因的表达，发现空间环境改变了2635个基因的表达方式，且多数被改变的基因都与线粒体代谢——将营养物质转化为能量，并用于在细胞中执行不同功能的过程——有关。这些细胞返回地表10天后，基因的表达方式看起来与对照组相似，这说明，身体可能可以逆转自身为了适应太空而产生的变化。

“心肌细胞会为适应不同环境发生改变。但是这些变化一定是负面的吗？还是只是人体自然适应的方式呢？很难确定。”参与该研究的斯坦福大学研究生Alexa Wnorowski说道，“研究结果意味着什么，我们尚不能得出结论。但是它为我们昭示了未来探索的方向。”

研究小组计划对比细胞的相关数据与宇航员在执行任务期间的生理变化记录、心脏病症状，以便更好地了解这些适应变化的长期影响。他们称，该研究同样揭示了地面环境如何影响心脏细胞中的基因表达，对一直待在地球上的人们的心脏健康也可能有意义。

Wnorowski告诉天文在线：“要是我们发现微重力能够复制我们处于地球上在疾病中能看到的一些基因表达的话，那这也是这类研究希望能进一步研究的方向之一。”

相关知识

物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受重力的情况称为失重现象。

违反直觉的是，一个不变的引力场自身是不会产生压力或拉力的。一个在这样环境中的自由落体的物体所受的重力加速度为0，并且处于失重状态。这也可被称为受0个G。

当一个引力场是不断变化的时候，自由落体的物体就会受变化的力的作用，会感受到压力。当在黑洞附近的时候，这样的力的作用十分明显。但到了地球，这些力的作用就比较小了，特别是对人体、航天飞船这些相对尺寸较少的物体来说，完全失重的感觉是依然存在的。这种情况被叫做微重力，这在绕轨飞行的航天器上十分常见。

人感受到重力是由于万有引力给人一个向下的重力加速度。假如一个人站在电梯里，电梯以9m/s2的加速度向下运动，当地的重力加速度是10m/s2。那么，人与电梯的相对加速度就是1m/s2。这样，人对电梯之间的压力相当于人站在地面上的1/10，人会有一种身体变轻的感觉，就是所谓的“失重”了。

当电梯以重力加速度g向下加速时，人对电梯压力等于零，人会在电梯里漂浮起来。人对支持物的压力等于零，便是所谓的“完全失重”。宇航员在空间站里便是“完全失重”的状态。

应当注意的是，人处于失重状态时，人的重力没有变化(同一地点)，始终存在，只是人对支持物体的压力变化了而已，其实是人的一种错觉。

 

作者: Passant Rabie

FY: 张掩护

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