國際小學堂／太空改變人體基因 長程任務難

美國航太總署（ＮＡＳＡ）太空人盧比歐（Frank Rubio）在太空待了三七一天，終在九月底重返地球。他在太空軌道停留的時間，打破先前美國太空人三五五天的紀錄。但長期處在無重力的宇宙環境，對盧比歐身體造成很大影響，他剛回到地表時，須由專人抬出太空船。

事實上，長時間滯留宇宙可能衝擊人體肌肉、骨骼質量，甚至影響基因和大腦構造。

盧比歐去年九月飛赴國際太空站，本應今年三月返回，但他和同事原定搭乘的太空船發生冷卻劑洩漏，致使飛返延後。英國廣播公司（ＢＢＣ）報導，盧比歐這趟太空行，有助學界了解人類要如何因應長途太空飛行。目前學界已知，長期待在太空，對人類身體各方面都有重大影響。

肌肉與骨質 流失速度都倍增

太空人若盼深入太陽系，勢必得適應長期宇宙生活，畢竟根據現有計畫，光是往返火星就要花上三年以上。ＢＢＣ指出，宇宙給太空人的衝擊之一，是肌肉和骨骼質量的萎縮風險。

在無重力環境下，由於不再須抗衡重力，協助維持人體背、頸、小腿和四頭肌姿勢的肌肉將衰退最多。上太空兩周內，肌肉質量可能減少多達兩成，三至六個月的長期任務更恐使肌肉減重三成。

同樣，失重環境將讓太空人的骨骼逐漸流失礦物質。每個月骨骼質量可能減少百分之一至二，半年間則可能流失至多一成，這將增加太空人的骨折風險並拖長康復時間。地球上，年長者骨骼質量流失速率約每年百分之○點五至一，足見宇宙環境的影響。太空人返回後，至多須四年才能恢復骨骼質量。

為了對抗肌肉和骨骼流失，國際太空站的太空人每天會做二點五小時的運動和高強度訓練，包含深蹲、硬舉、划船和臥推動作等，外加使用跑步機和健身腳踏車，也會攝取補給品保養骨骼。但近期有份研究指出，這樣的訓練方式或許還是不夠，未來太空人可能測試更強的肌力訓練和高強度間歇訓練，看看是否有助抗衡肌肉流失。

腸道菌叢變 染色體端粒縮短

美國太空人凱利（Scott Kelly）曾在國際太空站停留三四○天，其雙胞胎哥哥則待在地球上，科學家能藉此案例，研究長期太空航行的影響。例如，凱利在太空軌道期間，身體質量減少了百分之七，腸道中的真菌和細菌也相較先前明顯改變。

前述改變其來有自，畢竟太空飲食和地球迥異，且由於人類有大量腸道和口腔微生物是來自周邊人們，環境改變想必影響體內微生物。宇宙輻射的照射，加上使用回收水和身體活動的改變，皆可能是影響因素。

凱利長期太空行帶來的重要發現，還包括顯示宇宙環境對人類ＤＮＡ的影響。在我們染色體末端，有著被認為可以防止基因受損的端粒（telomere），通常會隨老化而縮短，但針對凱利和其他太空人的研究發現，太空航行似乎會改變端粒長度。

美國科羅拉多州立大學環境和放射健康教授貝里（Susan Bailey）參與過凱利等十多名太空人的研究，發現宇宙航行期間，端粒會明顯較長，但返回地球後，端粒則迅速縮短，最後許多端粒長度常會比離開地球前還短。對此現象，貝里表示學者已有頭緒，但盧比歐等太空人的資料加入將相當重要。

大腦會膨脹 恢復期上看三年

凱利長期停留在國際太空站時，認知表現改變不大，與留在地面上的哥哥雷同，但研究者發現，凱利返回地球後約半年間，認知表現的速度和準確度確實下降，這可能是因為他的大腦要重新適應地球重力，且生活方式變化極大之故。

另外，一名俄國太空人曾於二○一四年在國際太空站停留一六九天，之後接受研究的結果發現，在停留太空軌道期間，他的大腦中與動作、方向感、平衡和自身動作感知相關的部分，神經連結的程度有所改變。由於宇宙的無重力環境，太空人行動方式往往得調整，因此相關改變不特別令人意外。

近期一項研究的結果則較令人憂心，指出長期太空任務期間，大腦構造可能有其他改變。被稱為右側腦室和第三腦室的構造，在太空可能會發生膨脹，需要至多三年才能縮回正常大小。這些構造主要負責儲存腦脊液、提供大腦營養素並清除廢物。