当国际空间站上的宇航员需要上大号时,会使用一根管子直接将排泄物吸入一个密闭的厕所,这个密闭的厕所在返回地球时会丢进大气层,高温摩擦产生的火焰最终烧毁了整个厕所。而最近一次进入国际空间站的20只老鼠产生的粪便听上去毫不稀奇,但是却又极其重要的意义。
6月29日,这些老鼠被送入太空,为科学家提供在微重力环境下对机体功能影响的数据,其中就包括它们的粪便。
2015年NASA也做过类似的人类实验,而此次的啮齿类动物研究是上次研究的延续。宇航员Scott Kelly和他的兄弟Mark Kelly在空间站上整整花了一年时间与地球上的同类别啮齿类动物进行实验对照,产生了大量的实验数据。此次试验的首席研究员Fred Turek和Martha Vitaterna,来自于伊利诺伊州的西北大学,主要的研究目的是找出在微重力环境下,动物的肠道微生态、消化功能、免疫功能、睡眠质量以及心跳会有哪些变化。
Fred Turek表示想要把生物学带到太空,他对外太空一直情有独钟,有次他还把仓鼠带上了NASA的微重力飞机上,想要看看它在微重力下会出现什么样的变化。平时他的工作主要研究的是动物的生物钟,这也是他为什么会对粪便感兴趣的原因。实验显示,如果一个人的睡眠时间被打乱后,身体内部的微生物群也会随之改变。科学家对人体的肠道微生物越了解,就越能掌握它们对人体健康的影响。
虽然老鼠在一些方面和人体不像,但和人一样共享了很多相同基因和行为特征,因此非常适合用于做类人体实验。
宇航员兄弟俩在地球和宇宙中的身体表现相差很大,这次的老鼠实验同样如此。为了让实验更加精确,两组老鼠在生活习性和食物上完全一致,而在国际空间站中,老鼠被放置在一个密闭的四周有金属栏杆的封闭环境中,而且还特意保证与老鼠的排泄物隔离。地球上的实验对照组老鼠除了重力不同外,其他方面和太空中的老鼠完全一样。
太空实验中得到的数据会传输到地球,之后地球上的实验对照组会根据国际空间站的环境参数调整地球对照组的环境,使得两者的环境参数除了重力完全一致,两组实验中的老鼠都会进行一系列测试,唯一的不同在于太空组的老鼠所进行的测试更加精细。地球上获取老鼠粪便并进行检测非常简单,而在国际空间站内要进行同样的实验却非常困难。宇航员还需要每2周提取每只老鼠的粪便样品,测量2次它们的骨密度和重量,抽血,每隔96小时对它们的生活状态进行录像。在为期30天的实验结束后,他们会解剖其中的10只老鼠,剩下的10只在经过2个月后也会被解剖。
3个月对老鼠而言非常漫长,相当于它们一生的5%时间。在这些老鼠返回地球后,科学家们的工作才刚刚开始,他们会对解剖的死鼠进行蛋白质和荷尔蒙的检测,从视频录像中获取老鼠的行为变化,从粪便中提取DNA样本并排序。因此这些粪便样本对科学家来说非常珍贵。只要稍不留意就会对这些来自太空的粪便样本造成无可挽回的损失。
有些科学家为此不愿放过任何一个太空鼠的细节,从体重到外貌,当注意到一只老鼠从笼中跳出时,有科学家还会担心会不会造成什么不良影响。从这些太空鼠身上得到的数据将对研究微重力环境下,肠道微生物菌群的改变对身体各方面的影响。NASA希望能将此次的研究成果推广到人类身上,这样可以为今后将人类安全送往火星打下一些基础。从地球到火星的旅程需要花费9个月的时间,而火星表面的重力还不到地球重力的一半,不知人类长期生活在火星表面对人的身体会有怎样的改变。
这样的研究还将持续几十年才能得出结论,目前NASA还处于啮齿类动物研究阶段,以后还将对人体进行实验。此次研究最早从2014年开始,是目前对人类进行长途星际航行最快也是性价比最高的研究。最新的研究数据已经能得出老鼠肌肉组织在微重力环境下的损失、太空环境下神经系统的变化、骨骼的生长和愈合、眼球及脑部血管的变化。
NASA越快获得太空环境下人体的各项生理指标的变化数据,就能越快找出相应的方法应对,这样可以预防未来宇航员从火星返回地球后产生的各种不适应症状。公众想要获取此次实验的数据还需要等到年末。
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