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別被照片中的鬍鬚矇騙了：美國宇航局航天員Scott Kelly（右）與兄弟Mark是一對同卵雙胞胎。 （Robert Markowitz）
當美國宇航局（NASA）宇航員Scott Kelly於3月28日在國際空間站啟動一項為期一年的研究任務時，他還將開啟另外一項史無前例的研究——人類在太空中產生的生物學 變化。
研究人員將收集Kelly的基因組學、分子學、生理學以及其他方面的數據，並把它們與Kelly生活在地球上的同卵雙胞胎兄弟——已退休宇航員Mark Kelly的相關數據進行比較。 兄弟兩人之間的數據差異或將揭示人體如何適應極端環境。
但這項花費150萬美元的雙胞胎研究的結果或許永無公開發表之日。 Kelly兄弟現正在測量他們的全基因組序列，然而如果他們發現了不願公開的敏感醫療信息，如對一些特殊疾病更為敏感，這些結果可能永遠不會被發表。
“這是如此全新的領域，我們預料不到會發生什麼。”NASA得克薩斯州休斯敦約翰遜航天中心人類研究項目副首席科學家Craig Kundrot說。
此次的雙胞胎研究很有可能會比NASA另一項廣泛傳播的對宇航員John Glenn的監測收穫更多有價值的數據。 今年77歲的Glenn曾在1962年繞地球飛行，並在36年後再次乘航天飛機飛行。 對其衰老身體的研究僅僅可以表明，他可以適應太空壓力。 但如果在地面上擁有一個基因相同的同卵雙胞胎，並在較長時間後進行取樣分析，“那麼可以給我們提供更有說服力的資料。”伊利諾伊州西北大學神經生物學家Martha Vitaterna說。
Kelly兄弟的研究將是世界上首次對兩名基因完全相同的人類進行的對比研究，其中一人將會在相當長的時間內暴露在太空輻射和接近零引力的空間環境中。 “儘管只有一對雙胞胎，但我們將會在飛行前、飛行中和飛行後對他們進行觀察。”科羅拉多州立大學輻射生物學家Susan Bailey說，“最終，我們將會有足夠優質的數據，可以 作出一些統計學上的重要結論。”
並未參與此項研究的挪威奧斯陸公共衛生研究所從事雙胞胎研究的遺傳流行病學家Jennifer Harris表示，通過觀察哪些基因在軌道中被開啟或關閉，研究人員可以更好地理解產生生理學變化基因通路 的基礎。 醫生可以用更廣泛的視角去解決與衰老或疾病相關的普遍問題。 “在雙胞胎研究領域，這項研究可能產生影響深遠的結果。”Harris說，但其前提是研究結果得到發表。
NASA和俄羅斯聯邦航天局（Roscosmos）一直以來都在研究人體如何適應宇宙飛行。 但此次的雙胞胎研究卻是第一次把相關研究引入現代基因組學時代。 科學家不僅會對Kelly兄弟的全基因組進行測序，而且還會檢測他們的基因表達、基因標記、染色體縮短情況以及其他健康與衰老方面的細微量變。
“這項研究代表著迄今為止，對人類進行的最全面的基因分子譜檢測。”紐約威爾康奈爾醫學院遺傳學家Christopher Mason說，“而且它是對雙胞胎的基因檢測。”
這項研究的最初想法來自於Kelly兄弟兩人。 此前，Scott已在太空飛行了180天左右，現在他和俄羅斯宇航員Mikhail Kornienko將在地球軌道上度過整整一年。 （宇航員Gennady Padalka也將和他們一起飛往太空，不過他將在那裡度過6個月——這將打破目前人類在太空累計生活的最長時間紀錄：803天。）
在2011年退休之前，Mark Kelly曾乘坐航天飛機進行過4次相對較短的太空飛行，時間合計54天。 未來，當Scott返回地球時，他在太空中停留的時間將達到Mark的10倍左右。
未來，可以用在太空中生活時間的長短來區分兩兄弟。 “（Mark）在太空中的經歷在很多方面都和我不同。”Scott Kelly在接受《自然》採訪時說，“他在那裡生活的時間仍然不足以讓他產生適應感，並在感覺上接近 正常生活。而我則會適應太空生活。”
目前，兩兄弟已經捐出了一些樣本，包括血液、唾液、尿液以及糞便；未來，Scott在太空生活的整個時間以及返回地球之後，還會對這些樣本進行定期採樣。 目前，兩人正在對相關發現帶來的潛在影響接受遺傳諮詢，兩人所有的全基因組信息將僅對參與研究的10位主要研究人員公開，並且未經過兄弟二人同意則不得發表。
採集基因信息對於未來宇航員來說具有重要意義。 例如，如果一名宇航員的基因顯示他或她容易受到宇宙電離輻射生物學效應的影響，這樣的信息將會影響NASA送誰去太空的決策。
未來，Mason將研究Kelly兩兄弟DNA和RNA中的化學標記，或是甲基化。 “竟然有兩名雙胞胎兄弟加入了生物控制學研究的這一領域！”他說，“沒什麼比它更讓我興奮的了。”