冬眠斑马鱼为人类太空飞行提供健康保障
让人类安全到达火星这样的地方存在各种各样的科学挑战,其中最迫切需要解决的是如何保障宇航员的健康问题。
前往火星这颗红色星球的宇航员要面对的不仅仅是如何打发时间,太空中的高辐射环境可能对人类健康产生一系列不利影响,包括肌肉萎缩、骨质流失和视力模糊。而且,长期待在太空,宇航员可能会面临肠道微生物组异动、蛰伏状态的病毒被重新激活、白血病和线粒体紊乱的危险,但经过对斑马鱼的最新研究显示,诱导冬眠可能有助于减低这些风险。
贝尔法斯特女王大学的科学家们是从一些物种利用冬眠来抵御恶劣环境的方式中得到灵感的。
斑马鱼经常被作为科学研究的模型,因为它们的基因组与人类非常相似,科学家们的类似研究已经证明了我们可以如何更好地解决失明、理解睡眠和修复受损的心脏。而这一次,科学家们在斑马鱼身上触发了一种近似被麻醉的冬眠形式,这会减少它们的新陈代谢活动。
科学家们首先让一组斑马鱼处于麻醉状态,另一组作为比对组,两组都承受了人类在前往火星六个月旅程中可能遭受的辐射。然后,他们使用染色体分析来研究两组斑马鱼的基因表现。
科学家们在普通斑马鱼身上观察到了氧化应激、DNA损伤、应激激素信号以及细胞分裂周期的变化。然而,科学家们发现,在冬眠的斑马鱼中,诱导冬眠所引起的较低代谢活动通过减少氧化应激和增加对错误折叠蛋白质的检测和清除,提高了对辐射的保护作用。
该研究的第一作者之一托马斯·卡希尔(ThomasCahill)说:“我们的研究结果显示,当斑马鱼处于诱导的冬眠状态时,新陈代谢和细胞中氧浓度的降低导致更少的氧化应激,从而增强了对辐射的抵抗力。这些发现揭示了代谢率降低能如何保护人类免受辐射,以及如何帮助人类实现类似的冬眠,以此来减轻他们在目前太空飞行中所面临的损害。”
虽然这项研究成果作为一种适合人类太空旅行的有效技术之前还有很多工作要做,但科学家们将其描述为令人信服的初步证据。
冬眠飞行不仅可以减轻宇航员承受太空辐射的风险,还可以减少所需要搭载的食物等消耗品,从而能让航天器的负载减少三分之一。
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