太空旅行可能改變人類心臟

國際空間站的微重力環境似乎會改變人類心臟的基因表達，這揭示了太空生活可能對人體產生怎樣的影響，以及返回地球后人體將會如何。

距人類初次勇闖太空至今已逾50年，但人們還是對微重力對人體的影響知之甚少。“太空就是下一片人類的新大陸。在未來的100年中，人類都將不斷在太空中穿梭。”斯坦福大學教授兼該研究的資深作者約瑟夫·吳（Joseph Wu）說道。隨著商業太空旅行時代的來臨，瞭解我們的身體如何適應太空飛行顯得愈發重要。

為了解太空旅行對心臟這一至關重要的人體血液輸送器官影響，吳的團隊在2016年向國際空間站發射了跳動的、人為誘導的多能幹細胞衍生的心肌細胞。其發表在《幹細胞報告》（Stem Cell Reports）上實驗結果表明，微重力環境改變了心肌細胞中的基因表達，但大多數被改變的表達在細胞重返地球后得以恢復。研究人員稱，這是首次對微重力在細胞層面產生的影響進行研究。

在太空中模擬心臟

為了建立幹細胞模型，研究人員採集了三名無心臟病史人員的血細胞，將其重程式設計為心肌細胞。這些細胞被送到國際空間站，在微重力環境中共培養了五個半星期。

研究人員比較了太空組、返回地球組和對照組三組基因的表達，發現空間環境改變了2635個基因的表達方式，且多數被改變的基因都與線粒體代謝——將營養物質轉化為能量，並用於在細胞中執行不同功能的過程——有關。這些細胞返回地表10天后，基因的表達方式看起來與對照組相似，這說明，身體可能可以逆轉自身為了適應太空而產生的變化。

“心肌細胞會為適應不同環境發生改變。但是這些變化一定是負面的嗎？還是隻是人體自然適應的方式呢？很難確定。”參與該研究的斯坦福大學研究生Alexa Wnorowski說道，“研究結果意味著什麼，我們尚不能得出結論。但是它為我們昭示了未來探索的方向。”

研究小組計劃對比細胞的相關資料與宇航員在執行任務期間的生理變化記錄、心臟病症狀，以便更好地瞭解這些適應變化的長期影響。他們稱，該研究同樣揭示了地面環境如何影響心臟細胞中的基因表達，對一直待在地球上的人們的心臟健康也可能有意義。

相關知識

物體對支援物的壓力（或對懸掛物的拉力）小於物體所受重力的情況稱為失重現象。

違反直覺的是，一個不變的引力場自身是不會產生壓力或拉力的。一個在這樣環境中的自由落體的物體所受的重力加速度為0，並且處於失重狀態。這也可被稱為受0個G。

當一個引力場是不斷變化的時候，自由落體的物體就會受變化的力的作用，會感受到壓力。當在黑洞附近的時候，這樣的力的作用十分明顯。但到了地球，這些力的作用就比較小了，特別是對人體、航天飛船這些相對尺寸較少的物體來說，完全失重的感覺是依然存在的。這種情況被叫做微重力，這在繞軌飛行的航天器上十分常見。

人感受到重力是由於萬有引力給人一個向下的重力加速度。假如一個人站在電梯裡，電梯以9m/s2的加速度向下運動，當地的重力加速度是10m/s2。那麼，人與電梯的相對加速度就是1m/s2。這樣，人對電梯之間的壓力相當於人站在地面上的1/10，人會有一種身體變輕的感覺，就是所謂的“失重”了。

當電梯以重力加速度g向下加速時，人對電梯壓力等於零，人會在電梯裡漂浮起來。人對支援物的壓力等於零，便是所謂的“完全失重”。宇航員在空間站裡便是“完全失重”的狀態。

應當注意的是，人處於失重狀態時，人的重力沒有變化(同一地點)，始終存在，只是人對支援物體的壓力變化了而已，其實是人的一種錯覺。

FY: 張掩護