双胞胎研究是科学家们最接近“一人分饰两角”的方法。但双胞胎研究也很难找到：同卵双胞胎相对罕见（全球每千次分娩仅有三到四例）。而更罕见的是宇航员同卵双胞胎。事实上，目前只有一对：斯科特·凯利和马克·凯利。
在过去的几年里，这对兄弟参与了被称为“NASA双胞胎研究”的首个此类纵向研究。研究中，一名兄弟（斯科特）在国际空间站（ISS）度过了一年，而另一名（马克，已从太空飞行中退役）则在地球上度过了相同的 12 个月。在那一年以及之后的时间里，这对兄弟提供了血液、尿液和粪便样本——此外还接受了一系列生理和医学测试——以帮助研究人员了解人体如何应对太空生活。最新结果本周发表在《科学》杂志上。
理解太空如何影响人体的一个主要障碍是，很难将发生的任何变化仅仅归因于太空飞行。例如，宇航员 DNA 的轻微突变可能源于零重力或过量辐射，也可能源于地球上的任何环境条件。但如果在一位在太空度过一年（确切地说，是 340 天）的双胞胎身上发现了这种特定变化，而在在地球上度过相同时间的双胞胎身上没有发生可比的变化，研究人员就能更有信心地说，太空对此有所影响。这仍然远非一种完美的追踪与太空相关的身体变化的方法，因为只有两个人参与的研究样本量非常小。但这总比将宇航员与普通地球人进行比较要好。
根本问题是，人体在长期太空旅行中将如何应对。NASA 计划初步考虑载人火星任务和重返月球的行程，这意味着需要在太空中停留的时间将远远超过短期往返国际空间站的时间。了解我们的身体能否承受这种压力至关重要。
那么，一年太空生活到底对身体会产生什么影响？总的来说，双胞胎研究的结果表明，在一年时间内，“人类健康在太空飞行期间基本能够维持”。许多变化是暂时的，在凯利返回地球后逐渐消失，而有些变化则持续存在。了解所有这些变化需要时间，但目前我们知道的是这些。
端粒长度
端粒是位于 DNA 片段末端的分子，可以保护它们免受损伤和降解。衰老以及压力和环境变化等其他因素会加速这一过程。一些研究人员猜测，太空的压力会使凯利的端粒退化。然而，事实恰恰相反：它们变长了。研究人员发现，调节端粒长度的蛋白质的活性有所增加——比他离开太空之前和返回地球之后都要高。
这其中的原因尚不完全清楚。研究人员知道，遵循健康的饮食和运动方案——凯利在国际空间站期间正是如此——可能会对端粒产生这种影响。宇航员遵循严格的营养计划和锻炼方案，以对抗太空导致的肌肉和骨骼萎缩，因此他们中的一些人在太空中的生活方式可能比在地面上更健康。环境条件的巨大变化也可能促使他的身体产生新的细胞，这些细胞的端粒更长，作为一种保护机制。
基因活性改变
我们基因的活性——导致 DNA 永久性改变——会一直变化。当这种情况发生时，一些蛋白质的活性会增加，一些会减少。这是衰老过程的一部分，对人类来说是普遍存在的。某些基因变化会导致疾病，而其他变化则会提高体能或心血管健康水平。但当人们暴露于辐射时，基因活性也会发生变化，太空旅行由于缺乏地球的防护而含有大量辐射。斯科特·凯利的许多基因活性增加，而他兄弟马克体内的这些基因则保持不活跃。
尽管科学家们不确定，但他们推测这种活性转移至少部分与斯科特·凯利与他兄弟相比所接受的辐射剂量有关。辐射暴露的增加可能会导致细胞尝试自我修复，从而增加某些基因的活性。
斯科特·凯利体内还存在其他基因变化，例如 DNA 突变，而这些突变在他兄弟体内并不存在。虽然这些变化目前并不令人担忧，但随着时间的推移，它们的活性可能会增加患癌症的几率。当人们在太空中停留一年以上时，这种情况可能更令人担忧，因为这些突变会累积。
肠道细菌改变
生活在我们体内外的微生物——科学家称之为微生物组——可能对我们的健康产生重大影响。它们影响消化，影响新陈代谢，并且还可能在我们的免疫、骨骼、肌肉和大脑健康方面发挥作用。为了了解我们的肠道微生物如何在太空中生存，研究人员在凯利太空飞行之前、之中和之后采集了他的粪便样本，并与他双胞胎兄弟的样本进行了比较。
他们发现，虽然肠道细菌在他身处太空期间发生了显著变化，但在返回地球后，微生物组很快就恢复到更正常的水平。在这个过程中，他没有经历任何细菌多样性的重大损失——科学家认为这是健康微生物组的关键部分。而且，一旦他回到家，情况迅速恢复正常，这表明这种肠道菌群的动荡不会产生严重的长期影响。（作为参考，之前的研究表明，仅仅几周的饮食变化或居住地变化就可能导致肠道微生物的显著改变。）
接下来呢？
研究人员写道，有了所有这些新信息，他们就可以开始提出更具体、更有针对性的问题，关于身体如何适应太空——并开始更好地回答人类前往火星是否安全或明智。研究人员还可以努力寻找对抗这些变化的方法，无论是通过新型药物还是其他干预措施，最终目标是使所有太空飞行——无论其持续时间长短——都更安全、更少神秘。
