当国际空间站上的宇航员需要排便时，他们会将粪便通过一个狭窄的孔道送入一个精心密封的马桶。最终，他们的排泄物在被抛入地球大气层时会燃烧起来。今年跟随国际空间站一起遨游的20只老鼠的粪便的结局不会那么引人注目，但同样具有戏剧性。这些啮齿动物于6月29日被送入太空，它们进行了这次太空之旅，为科学家提供有关微重力对其身体和内部节律影响的数据——其中一部分将通过它们的粪便来捕捉。听起来熟悉吗？应该是的。2015年，NASA做了同样的事情，但对象是人。Rodent Research-7（啮齿动物研究-7）研究是Twins Study（双胞胎研究）的姊妹研究，在Twins Study期间，宇航员Scott Kelly在空间站上度过了一年，而他的兄弟Mark Kelly则作为对照组留在地球上。科学家们花费了数年时间仔细研究该实验产生的数据——其中包括设计这项老鼠任务的研究人员。
这项老鼠的疯狂之旅有一长串问题需要回答。由西北大学（伊利诺伊州埃文斯顿）的首席研究员Fred Turek和Martha Vitaterna领导，来自多个机构的研究人员将研究微重力如何影响（或扰乱）动物的肠道微生物组、胃肠功能、免疫功能、新陈代谢以及睡眠和昼夜节律。
“我们将生物学带入太空计划，”Turek说，他长期以来一直帮助NASA应对太空飞行的生理挑战。无论是在他杂乱的办公桌前还是在他致力于昼夜节律研究的实验室里漫步，Turek都几乎充满热情地谈论所有与外星有关的事物。他穿着一件印有NASA标志的厚厚的牛仔衬衫，滔滔不绝地讲述，曾经，他将仓鼠带上了“呕吐彗星“——这是NASA用于测试微重力条件而不离开地球大气层的减重力飞机的俗称——并就是否应让77岁的John Glenn重返太空向该机构提供建议（这位太空人确实又进行了一次旅行）。
但是Turek的日常生活致力于一件相当接地气的事情：睡眠。他对我们所知道的身体生物节律的大部分内容负责，包括发现了似乎控制哺乳动物24小时昼夜时钟的基因。这个内部时钟使哺乳动物与日出日落同步，控制着睡眠和体温等系统，并影响体重、疾病易感性等。
这将Turek引向了一条意想不到的通往排泄物的道路。事实证明，当一个人改变其正常的睡眠-觉醒周期时，其肠道内的微生物群落——即微生物组——也会发生变化。科学家们对肠道微生物组了解得越多，就越相信它会影响人类健康的更多方面。现在，Turek和Vitaterna将大部分时间用于研究微生物组如何影响控制人体节律的机制。
“老鼠不是毛茸茸的小人类，”Vitaterna说，她拍打着一只从附近实验室进行的关于这些微小昆虫生物钟的实验中逃出来的果蝇。但她解释说，由于啮齿动物与我们共享许多遗传和行为特征，它们是我们能找到的最接近的实验模拟物。
这项实验也与双胞胎研究不完全相同。你可以称之为异卵双胞胎。
尽管有相似之处，凯利双胞胎在地球和太空中的生活截然不同。相比之下，RR-7的啮齿动物的生活将受到更严格的（和可预测的）限制。它们将在相同的栖息地生活，吃同样的美味鼠粮，并在同步的环境条件下进行一切活动。在太空中的老鼠生活在一个封闭的栖息地中，配备有金属网，漂浮的啮齿动物可以抓住它，并且有设计确保老鼠与自己的排泄物分开——以及粪便不会进入空间站的其他地方。在地球上的对照老鼠生活在完全相同的封闭环境和条件下（除了重力方面）。
来自空间站的数据被传输到阿拉巴马州的乔治·C·马歇尔太空飞行中心，在那里存储和归档。相关数据也会被传输到佛罗里达州的肯尼迪航天中心，那里的技术人员会编程老鼠的栖息地以匹配国际空间站的环境条件。地球上的老鼠比它们的太空同伴晚三天，这样团队就可以根据空间站的确切测量值来确定对照条件。从温度到湿度再到二氧化碳含量，一切都与国际空间站完全匹配，包括从动物处理到喂食再到更换笼子的所有程序。
尽管所有老鼠都将接受一系列测试，但在太空进行的测试比地面实验需要更多的技巧。虽然在地球上很容易获得老鼠粪便样本或进行快速实验，但在没有重力辅助的情况下处理一只蠕动的老鼠并不那么简单。尽管条件更具挑战性，但宇航员每两周将从每只老鼠那里获得一粒宝贵的粪便。他们将在实验过程中至少测量两次每只动物的体重和骨密度，抽取血液，并拍摄其栖息地三段48小时的视频。然后，在30天结束时，他们将对10只老鼠进行“处理”（这是安乐死和解剖的委婉说法）。剩下的10只老鼠将继续生存两个月，然后进行同样的牺牲。
在老鼠的生命周期中，三个月是很长的时间——大约占一只普通老鼠总寿命的5%——而对西北大学的团队来说，等待将近是无限的。他们的真正工作将在老鼠返回地球后开始。在他们杂乱的研究实验室里，技术人员将评估已故老鼠的蛋白质水平和激素水平，并评估视频录像中捕捉到的行为。技术人员还将把粪便溶解在盐水中，提取每个粪便的DNA，并对其进行测序。
“它们是珍贵的样本，”将负责一些测试的研究技术员Chris Olker说，他指的是粪便。Olker穿着乐队T恤，在通往实验室的迷宫般的走廊里安静地走着，带着一丝玩世不恭，但当他谈论他饲养、解剖和研究的老鼠时，他会变得认真起来。
技术团队解释说，有无数种失败的方式。每一瓶洒出的试剂或错误的化学计量都可能毁掉多年的准备工作，并抵消目前在太空中正在进行的精密协作。
这次精心策划的任务已经遇到挑战。在发射升空之前，团队遇到了一个小麻烦，原因是一只特别调皮的老鼠。“我们确实改变了要发送的10只老鼠的笼子，”Vitaterna说。她变得“有点痴迷”于观察老鼠的每一个方面，从体重到外表，当她注意到一只老鼠跳出笼子时，她担心这会在太空中造成问题。相反，团队利用了他们似乎无穷无尽的应急计划之一——这是与NASA进行密集规划和协调的副产品——并决定在发射前一周发送一笼完全不同的10只老鼠。现在，那些几乎未能入选的老鼠正在太空中，在失重状态下睡觉和排便，而它们更活跃的同胞则在地球上作为对照组。
它们的排泄物中蕴藏着数据，这些数据将显示缺乏重力是否以及如何影响了肠道微生物组——这是一个精心平衡的微生物群落，而这个群落反过来又会影响从免疫力到体重再到患癌症的风险、心理健康问题和糖尿病等一切。
研究人员希望利用这些信息来探究昼夜节律紊乱与其他身体系统之间的联系，无论是在老鼠身上还是在人类身上。NASA打算将其学到的知识纳入将人类安全送往火星的计划中，这次旅程需要九个月的在途时间和未知数的时间在一个重力不到地球一半的行星上。
像凯利这样的宇航员，其身体可能需要数年甚至数十年的时间才能揭示他们在太空中的影响，因此NASA将大量希望和信任寄托在加速进行的啮齿动物实验上。RR-7只是一个旨在了解微重力可能对长时间在太空飞行的宇航员产生什么影响的更大计划的一个方面。
该计划于2014年进行了首次飞行，被认为是分析长期太空旅行风险的一种更快、更具成本效益的方式。到目前为止，老鼠已经提供了关于肌肉组织损失、太空中的神经系统变化、骨骼生长和愈合方式以及大脑和眼睛血管的数据。
NASA越早了解在太空数月可能存在的危险，就能越早开发出应对这些危险的方法——并避免宇航员从火星和其他遥远任务中返回时可能发生的致命意外。
这正是双胞胎测试的初衷。公众要到今年晚些时候才能知道测试结果的具体细节，而Vitaterna对那些实验却守口如瓶。但如果问她关于那些有一天可能帮助人类登陆火星的老鼠粪便，她就会敞开心扉。“我喜欢我们可以从废物材料中获得如此多的东西，”她笑着说。“这就像白得了一个东西。”
