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周成功的生命科學|Lesson 52 太空探究帶給生物學的挑戰

2024/12/10
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聽說張大春

People
周成功教授
Topics
周成功教授: 太空探究,特别是长期太空飞行,对人体健康带来诸多挑战。其中最显著的影响体现在肌肉和骨骼系统上,由于失重环境,肌肉会萎缩,骨质密度下降,这比地球上老年人的骨质流失速度快得多。此外,太空环境还会影响视力,导致血液更容易聚集在头部,引发视神经水肿。这些变化虽然大部分在返回地球后可以恢复,但也可能持续超过一年。 为了深入研究这些影响,NASA开展了双胞胎研究项目,对一对同卵双胞胎(其中一人进行为期一年的太空飞行)进行对比研究。结果显示,太空飞行会引起体重减轻、认知能力下降以及肠道菌群变化。更令人意外的是,太空飞行会使太空人白细胞中的端粒长度先变长后变短,甚至比飞行前更短,这与以往的认知相悖。 进一步研究发现,这种端粒长度变化可能与宇宙辐射有关。在高海拔地区或太空站,宇宙辐射会增加,导致细胞氧化损伤,而端粒酶的活性增加可能用于修复这种损伤。这表明端粒酶的功能可能不仅仅是制造端粒,还可能参与细胞的损伤修复。 此外,对平民太空人的研究也表明,即使是短暂的太空旅行,也会引起细胞端粒长度的变化。而对植物的研究则显示,植物在太空环境中端粒长度没有变化,但端粒酶活性却显著增加,这进一步支持了端粒酶可能具有其他功能的推测。 张大春: (节目的引导和串场,对周教授观点的补充和提问,没有形成独立的论点,故此处不展开)

Deep Dive

Key Insights

太空旅行对人体的健康有哪些主要影响?

太空旅行主要影响人体的肌肉和骨骼,导致肌肉萎缩和骨骼强度下降。太空人每月可能失去1%到2%的骨骼质量,比地球上老年人骨质疏松的速度快两倍。此外,太空中的无重力环境可能导致视力问题、背痛和椎间盘突出。

为什么太空旅行会导致肌肉和骨骼的萎缩?

在太空中,由于没有重力,肌肉和骨骼不需要抵抗重力,因此它们会松弛并萎缩。太空人仅在两周内就可能失去20%的肌肉质量,长期任务中肌肉质量可能下降超过30%。

太空旅行对视力有何影响?

太空中的无重力环境导致血液更容易聚集在头部,可能引发视神经周围的水肿,导致视力清晰度下降和眼睛结构变化。这些变化在进入太空两周后就会出现,并随着时间恶化,但大多数太空人在返回地球后一年内可以恢复。

NASA的Twin Study发现了什么?

NASA的Twin Study发现,太空人Scott Kelly在太空站逗留一年后,体重减少1.7%,认知表现速度和准确性在返回地球后6个月内有所下降。此外,他的肠道细菌种类和数量在太空中有明显变化,且染色体端粒子长度在太空期间变长,返回地球后缩短。

为什么太空人的染色体端粒子长度会变长?

太空中的宇宙辐射可能导致细胞氧化损伤,增加端粒酵素的活性,从而使端粒子长度变长。这一现象在太空人返回地球后会恢复,但可能会比太空前更短。

植物在太空中的端粒子长度有何变化?

植物在太空中的端粒子长度没有变化,但其端粒酵素的活性显著增加,尤其是在根部,活性增加了150倍。这表明端粒酵素可能具有除制造端粒子外的其他功能,如应对氧化压力。

Chapters
本章节探讨了太空旅行的商业化趋势,以亿万富翁Isaacman的太空之旅和Vercetto集团的豪华太空旅行计划为例,展现了太空旅行正逐渐成为富豪阶层炫富的新方式。
  • 亿万富翁Jarrett Isaacman乘坐SpaceX飞龙号飞船进入太空,耗资两亿美金。
  • Vercetto集团推出五天四夜的豪华太空旅行,每张票价60万美金。
  • 太空旅行的商业化发展迅速,未来或将成为富豪的炫富新场所。

Shownotes Transcript

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喜歡張大春主持的「聽說張大春」嗎?歡迎小額贊助我們,讓我們繼續產出優質節目>https://open.firstory.me/join/thehearsayzhangdachun 主持人:張大春 來賓: 國立陽明大學退休教授 周成功教授 主題:太空探究帶給生物學的挑戰 《生命為什麼如此神奇?周成功教授的13堂探索之旅》 好書連結:https://reurl.cc/GXj30y ----- ▍聽更多:https://flow.page/thehearsay ▍粉絲團:https://www.facebook.com/TheHearSayChannel ▍合作贊助:[email protected] Powered by Firstory Hosting)