科學也可以如此靠近

去了趟太空,太空人8.7%基因發生永久突變 ?這事沒那麼簡單…

4月
17
2019

2019年4月17日09時 科普中國

科普中國

探索外太空

尋找地球以外的第二居所

一直是人類的夢想

自1961年人類首次飛向太空以來

全世界已有很多人進入了太空

然而

外太空環境畢竟與地球截然不同

人類在失重、氧氣稀薄、輻射的環境中

是否可以很好的生活

一直成為科學家探索的問題

近日,一則關於#太空人DNA發生永久突變#的話題,登上了微博熱搜,引起了眾多人的關注和討論。

內容顯示,NASA在《Science》雜誌公布了一項「太空雙生子」的研究,首次研究了在太空長時間生活 (340天)對人的影響。

而有些媒體報導中的「基因中8.7%的變化至今未恢復」引起了人們的遐想。

網絡新聞截圖

很多人表示疑問,去了一趟太空,真的會讓8.7%基因產生永久突變嗎?真實情況究竟是怎樣的?今天我們就為大家好好的講一講。

「8.7%基因產生永久突變」是真的嗎?

被試的兩個雙胞胎兄弟均是太空人,都有進入太空的經歷。此前,Scott Kelly累計在太空生活過180天,Mark Kelly累計在太空生活過54天,而此次實驗前他們有4年時間沒有進入太空。

圖片來源NASA官網

圖片來源NASA官網

研究將Scott Kelly送入太空生活了340天,Mark Kelly則在地球上生活,與之作為參照。研究對此雙胞胎進行了全基因組範圍內RNA表達(RNA-Seq)和序列甲基化水平(WGBS)比對,然而並沒有進行全基因組序列的測定,因此「8.7%的基因變化」根本無法知曉。

為什麼會出現基因表達改變的情況?

基因表達情況的改變是人類應對環境的一種反應,在人類面臨爬山、潛水等具有挑戰的情況下都會發生。

Scott Kelly重歸地球後,逐步重新適應地球的重力生活,絕大多數的生理狀態都回到了他在太空旅行之前的狀態。

表觀遺傳學的調控方式,對太空生存環境下的基因表達調控發揮重要的作用。例如,端粒酶基因附近的DNA調控區域,或膠原基因編碼區域附近,通過甲基基團的化學修飾後,可引起染色體結構、DNA構象、DNA穩定性及DNA與蛋白質相互作用方式的改變,從而控制基因表達。

91.3%的基因表達改變在Scott著陸後恢復正常,而剩下8.7%的基因表達改變在其回到陸地生活六個月並未恢復,這些基因與免疫系統、DNA損傷、骨形成網絡、低氧症、高鈣血症相關。

太空生活究竟引起DNA多大的改變?

長時間太空生活可能會引起DNA損傷反應,導致DNA序列的改變,但是此項研究並沒有進行全基因組序列測定,因此DNA序列究竟改變了多少,我們不得而知。

蛋白質是人體中發揮生理作用的基礎,人類基因組中編碼蛋白的序列不到2%,絕大部分為非編碼DNA。這些非編碼DNA數量龐大,對基因的表達調控可能具有更為重要的作用。

因此,即便DNA序列發生了改變,也應該與基因表達調控和功能聯繫起來解釋才有意義。

NASA的研究發現身處空間站的太空人除了強電離輻射的影響,DNA的複製、轉錄、蛋白質合成也會受到波及,這些對於雙胞胎研究的初步結果,NASA當時並未準確表示,至於基因永久性突變還需進一步研究。

太空生活還會對人造成哪些影響?

1、太空輻射可能會影響染色體畸變幾率

染色體畸形比DNA序列改變更為宏觀,被用於評價宇宙輻射帶來的細胞學改變。研究顯示,Scott Kelly發生染色體易位和染色體倒置的頻率在太空旅行結束後仍然在增加。

染色體改變造成的基因表達改變與細胞DNA損傷通路相關,暗示了太空長期生活使染色體具有不穩定性,電離輻射誘導的DNA損傷也可能涉及到了相關的幹細胞。

2、太空生活可能增加端粒長度

端粒的長度與細胞壽命相關。Scott的端粒在太空旅行中明顯增加,而這些端粒在返回地球兩天之內就縮短了,接近出發前的水平,原因是可能由於在空間站中嚴格的鍛鍊制度以及能量攝入的控制。

太空旅行是人類對大自然的一種挑戰

在生理心理產生的各種適應性反應

也是情理之中的

隨著太空技術的發展

相信有一天人類可以美夢成真!


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