国际空间站上的生活会如何影响肠道菌群？研究人员正在展开实验。

在国际空间站（ISS）上，宇航员的粪便先是经由小孔，进入一个密封的马桶，然后被喷射入地球大气层，化成一团火焰。

对于今年登陆空间站的20只小鼠而言，它们的粪便虽不会如此“绚烂”，但终究不乏戏剧性。它们于6月29日发射升空，前往空间站，将围绕微重力对机体和内部节律的影响，为科学家提供数据，而其中一部分数据，就将从它们的粪便中截取。

听着耳熟？没错。2015年，美国宇航局（NASA）就做过同样的试验，只不过对象是人，名为“双胞胎研究”：宇航员斯科特·凯利（Scott Kelly）在空间站上生活了一年，而他的哥哥马克·凯利（Mark Kelly）在地球上充当控制组。科学家耗时数年，钻研该实验生成的数据。此次的“啮齿类研究7号”（Rodent Research-7）任务，就由其中部分研究人员所设计。

这场小鼠任务有一长串的问题要解答。该课题由西北大学的弗雷德·塔瑞克（Fred Turek）和玛莎·维塔特纳（Martha Vitaterna）负责，多家学术机构的研究人员参与，旨在研究微重力条件对动物肠道菌群、胃肠功能、免疫功能、新陈代谢、睡眠以及昼夜节律的影响（或言干扰）。

“我们正在把生物学引入太空项目。”塔瑞克说。他跟NASA合作多年，帮助应对太空飞行对人体的挑战。不论坐在杂乱的办公桌前，还是漫步于实验室大厅内，塔瑞克只要一提起外太空，就会神采奕奕。他身穿印有NASA标识的牛仔外套，诗意盎然地谈论着过往，比如曾让仓鼠搭乘“呕吐彗星”——指NASA采用的一种削减引力的飞行器，可以不离开地球大气层，展开微重力条件测试；又比如，在NASA送77岁的约翰·格伦（John Glenn）重返太空的决定中，他曾提供了何种建议。

但塔瑞克的日常还是挺接地气的：他研究的是睡眠。我们对生物节律的了解，很大一部分都是拜他所赐，包括他曾经发现了一种基因，它似乎掌管着哺乳动物的24小时生物钟。这个生物钟使哺乳动物随着太阳的起落同步作息，还运行着睡眠、体温等系统，并影响着诸如体重、患病倾向等方方面面。

就这样，塔瑞克意外走上了粪便研究之路。原来，一个人惯常的睡眠-觉醒周期被打破后，其肠道菌群也会发生改变。随着认识的深入，肠道菌群对人体健康的影响日益显现。如今，很大一部分时间里，塔瑞克和维塔特纳都在探究肠道菌群对昼夜节律的影响。

“小鼠并不是毛茸茸的微缩版人类。”维塔特纳一边说，一边用手挥赶着附近实验室逃出来的一只果蝇。但从遗传和行为角度来看，啮齿类动物与人类有很多共同特征。作为能跟人类类比的实验动物，这已经算是很接近了，她说。

小鼠实验也不能等同于“双胞胎研究”，说“兄弟实验”倒是可以。

一个实验对象竟然想逃走。

虽是双胞胎，但凯利兄弟在地球和太空中过着截然不同的生活。相比之下，在“啮齿类研究7号”任务中，小鼠们的生活受到了更多的限制（而且可预测性更强）。它们栖居于同样的笼子，进食同样美味的鼠粮，一切都在同步环境条件下进行。太空小鼠生活在封闭的笼子内，笼子装有金属网格，可供漂浮的小鼠抓握，还有一些设计，旨在将小鼠与其排泄物隔离，并避免粪便进入空间站其他区域。在地球上，控制组的小鼠们也有完全相同的笼子和居住条件（唯一不同的就是重力了。）

空间站的数据被发送到阿拉巴马州的马歇尔太空飞行中心，接受存储与归档。相关数据还会被发送至佛罗里达州的肯尼迪航天中心，在那里，技术人员将小鼠生存环境程序化，以匹配国际空间站的环境条件。相对于太空小鼠，地球小鼠存在三天的同步延迟，以便团队基于空间站的准确测量数据，对环境进行复制。从温度、湿度到二氧化碳含量，一切条件都严格匹配国际空间站；从动物处置、喂食到换笼，一切程序也都保持一致。

尽管所有小鼠都将接受一连串的试验，但相对于地球，太空版的试验更需要一双巧手。在地球上，要收集小鼠粪便，或做一个小实验，这些都轻而易举；但没有了重力的协助，要操作一只扭来扭曲的小鼠，恐怕就没那么简单了。在这种棘手的条件下，每两周时间，宇航员都要从每只小鼠那儿，收集一颗珍贵的粪便。他们要测量每只小鼠的体重和骨密度，整个实验期间至少两次；还要给小鼠抽血，并用摄像机拍摄小鼠的栖息空间，共计三次，每次48小时。30天后，他们将对其中10只进行“处理”（安乐死并解剖的委婉说法）。幸存的10只可以再活两个月，但等待它们的将是同样的命运。

在小鼠生命周期内，三个月并不算短，但对美国西北大学的团队而言，这是一场漫长的等待。等这些小鼠回到地球，他们的工作才算真正开始。技术人员将评估死鼠的蛋白质水平和激素状况，并分析视频记录下来的小鼠行为。技术人员还将用盐水溶解小鼠粪便，提取其中的DNA，并加以测序。

“这些样本十分宝贵。”克里斯·奥尔克（Chris Olker）这样描述小鼠粪便。他是一名研究员，负责其中一些检验。一提起他繁育、解剖和研究的小鼠，奥尔克就充满了热情。

据研究团队说，把事情搞砸的方式有千千万万种。一个打翻的样品瓶，一种测量有误的化学物质，都可能毁掉多年的筹备，使这会儿我们头顶上的太空舞蹈变成徒劳。

之前，这场精心规划的任务就遇到过麻烦。升空前，因为一只桀骜不驯的小鼠，团队乱成了一团。“对于该送哪一批老鼠上天，我们是改变过主意的。”维塔特纳说。从小鼠的体重到外形，她“近乎痴迷”地观察着它们的方方面面；所以，当看到其中一只跳出笼子时，她开始担心：它会不会在太空制造麻烦？于是，团队启动了应急计划——无数应急预案中的一个——决定把去太空和留在地面的小鼠整批对调，而此时，距离最终发射只剩一周左右的时间。如今，差点没去成太空的小鼠们正在无重力环境下睡眠、排便，而那些过度活跃的小鼠则留在了地球上，充当控制组。

小鼠粪便中隐藏的数据将告诉我们，重力的缺失会不会影响肠道菌群，如果会，它们又是如何影响的。肠道菌群是一个有着微妙平衡关系的微生物群体，影响着免疫力、体重、癌症风险、心理健康、糖尿病等身体的各个方面。

研究人员希望通过这一信息，探索昼夜节律扰乱与小鼠——以及人类——其他系统之间的联系。NASA打算将这些经验纳入火星登陆计划。从地球到火星，宇航员要经历九个月的航行，而且他们在火星上的驻留时间未定。（火星重力不到地球的一半。）

对斯科特·凯利这样的宇航员来说，太空经历对他们身体的影响，可能需要几年、乃至几十年才会显现，因此，NASA对加速版的啮齿类动物试验寄予了厚望。对于在太空长时间生活的宇航员，微重力会产生何种影响？这是一个庞大的研究课题，啮齿类研究7号只是其中一个方面。

该项目于2014年启动处女航，在探知太空飞行风险的过程中，相对而言算是一种更快捷、更具成本效益的方式。到目前为止，科学家已经围绕太空中肌肉组织的损失、神经系统的改变、骨骼的生长与愈合，以及脑部和眼部血管，从小鼠身上获得了数据。

越早知道长期太空飞行的潜在危险，NASA就能越早研发出应对措施，避免宇航员从火星——或其他遥远的地方——重返地球时，出现致命的意外。

“双胞胎任务”的意义也正是在此。今年晚些时候，实验的详细情况才会公布。谈及这些实验，维塔特纳有些遮遮掩掩。但聊到小鼠粪便有朝一日也许能帮助人类登上火星，她立刻卸下了防备。“可以从废物中收获那么多，感觉棒极了。”她笑着说，“就好像变废为宝一样。”

翻译：雁行

来源：popsci.com

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