（2020-12-01）一對孿生兄弟，哥哥坐進太空船遨遊星際，一個月後回來，發現他弟弟怎麼變成一個老頭？
（2020-12-01）再老不過的故事了，一個人被一朵祥雲接上天去，在天庭遊歷了一天，回到家裡一看，竟然過了一年。換成現代的故事，一對孿生兄弟，哥哥坐進太空船遨遊星際，不亦樂乎的飛了一個月回來，看他弟弟怎麼變成一個老頭？
這對孿生兄弟自然是虛構的，卻為我們解說了愛因斯坦的「狹義相對論」，運動與靜止對時間有不同的觀測，運動的人越快，相對於靜止觀測者的時間越慢，想哥哥的太空船必然非常的快，讓自己的時間變慢，害得在家的弟弟變老。
在現實的世界，有一對孿生兄弟，同為美國太空總署NASA的太空人，Scott與Mark Kelly，兄弟兩人都多次出勤太空任務，四年前退休，Mark這次選上亞利桑那州的聯邦參議員。
太空人每次出任務回來，都要做詳細的身體檢查，瞭解太空的環境對人體的影響，這兩位兄弟正好用上了，Scott在國際太空站一年，回來之後與在地面的Mark身體檢查對照，成為NASA的「孿生研究」。
Scott與Mark是同卵雙胞胎，也就是兩人有相同的DNA，而且Scott是在太空站時間最長的美國人，這就說明研究的珍貴意義了。
孿生研究先是確認了已知的太空飛行對身體的變化，像是長時間在微重力與輻射線之下，免疫系統的受創，眼睛形狀的改變，以及肌肉與骨質的流失。但在Scott的身體裡更發現新的狀況，包括腸道菌群的改變、認知能力下降、特定基因的變化，以及染色體在結構上變化。
專家們認為這是人體的分子狀態，對太空飛行反應的第一張草圖，必須要把圖填滿，於是引發進一步的研究，以孿生研究為基礎，用細胞剖析與基因排序等新技術重新分析，並與其餘太空人比較。
研究結果日前公布，發表了一系列19項研究，引用56位太空人的資料，成為最大一次的類似研究。研究結果歸納成太空飛行的人體六種生理變化：
- 氧化壓力（oxidative stress）
- DNA損傷（DNA damage）
- 線粒體障礙（mitochondria dysfunction）
- 基因調控改變（gene regulation change）
- 端粒長度變換（telomeres length alteration）
- 腸道菌群的改變（gut microbiome change）
這六種身體變化之中，線粒體特別引起科學家注意，因為線粒體為細胞活動提供化學能量，有細胞發電機之稱，發電機故障勢必影響整個房屋的供電。研究人員認為太空人的一些症狀，像免疫功能下降、晝夜調節混淆，甚至身體器官的併發症，都可能因為線粒體障礙導致。
端粒長度的變換是另一重點，端粒是細胞染色體的末端，隨年齡變短，但發現Scott在太空站一年（實際是340天），端粒反而變長，雖然回地球一段時間之後恢復變短，學者們卻找不到變長的根據。隨後的研究發現有10位太空人也有類似現象，最後另一位學者提出與登山有關，攀登珠穆朗瑪峰的人也有端粒變長的例子，這就解釋了與太空人同樣產生氧化壓力所致。
上面說的過於科學專業，我們多不是專家，僅能覽其概念，也由此可知進入太空就像走進另一個座標象限，身心都經歷前所未有的改變。
像太空的輻射、微重力甚至零重力、狹小空間與孤獨感、封閉的環境、遠離地球的不安等等，都是太空飛行中的障礙，影響了我們多重的生理機能。為今後月球、火星、乃至更遠的旅程，科學家們會繼續研究，發掘足以影響旅途安全的細枝末節，讓太空醫學益為成熟。
Scott回到地球後，與Mark一起參加了一個會議，Mark向人抱怨說，Scott繞著地球飛了一年，讓他變老了。老了幾歲？當然還不能用歲，有人計算過，Mark比Scott老了５毫秒，千分之５秒。感謝愛因斯坦！
參考：Fundamental Biological Features of Spaceflight: Advancing the Field to Enable Deep-Space Exploration
本文取材自2020年11月29日「那福忠西海岸數位隨筆（180）」：孿生兄弟的太空貢獻
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