双胞胎研究对科学和 NASA 如此重要的原因

今天晚些时候，斯科特·凯利返回地球，此前他已在太空中连续待了 340 天（这是美国人中待的时间最长的）。在接下来的几个月里，NASA 的科学家将继续分析凯利和他的双胞胎兄弟马克在过去一年中提供的无数小瓶血液、DNA 拭子和各种身体扫描结果。虽然凯利在太空待了一年的时间足以研究他体内每个器官的生理功能，但 NASA 能够同时研究他的双胞胎兄弟这一事实使这项研究更具说服力。

双胞胎为科学家提供了独一无二的机会。事实上，科学家们对双胞胎的需求如此之大，以至于俄亥俄州特温斯堡每年都会举办一次双胞胎博览会，科学家们在那里设立摊位，希望吸引双胞胎参与他们的研究。

科学家们最初开始研究双胞胎时，他们依赖的基本前提是双胞胎拥有部分或全部相同的基因，并且生长在相似的环境中。他们经常用双胞胎来研究某些习惯（如吸烟或饮食习惯）对健康的影响，或观察某种治疗方法是否有效。例如，早在 20 世纪 70 年代，莱纳斯·鲍林就提出维生素 C 可以有效治愈普通感冒的理论。为了验证这一想法，研究人员招募了几组同卵双胞胎，在 100 天内让其中一人服用维生素 C 补充剂，另一人服用安慰剂。最后，他们要么都感冒了，要么都没有生病，这推翻了鲍林的理论。

研究同卵双胞胎可以更好地确定某种特征、疾病或障碍是否更多地受到遗传或环境的影响。

但近年来，双胞胎提供了更有力的数据。同卵双胞胎，也称为单合子，拥有完全相同的基因。但随着年龄的增长，同卵双胞胎虽然看起来仍然非常相似，但也会出现细微的差异：一个双胞胎比另一个双胞胎高几英寸，或者一个双胞胎的体重或面部特征明显不同，让人很容易与另一个双胞胎区分开来。但由于他们拥有完全相同的基因组，科学家将这些差异归因于环境。因此，通过研究同卵双胞胎，研究人员可以更确定地了解环境如何与我们的基因相互作用并影响我们的健康和外貌——这一概念称为表观遗传学。研究同卵双胞胎的基本思想是，研究结果可以更好地确定某种特征、疾病或紊乱是受遗传还是环境的影响更大。

虽然环境对身高等某些特征的影响很小，但已发现表观遗传学对多种癌症、自身免疫性疾病和精神疾病有很强的影响。通过长期跟踪同卵双胞胎，研究人员可以发现哪些基因和哪些环境因素共同可能导致某种疾病的发生。

对于 NASA 来说，环境的这种变化至关重要。作为同卵双胞胎，斯科特和马克·凯利拥有完全相同的基因，但在过去的一年里，他们的环境却截然不同。斯科特在过去的一年里生活在非常不典型的微重力环境中，而马克则生活在地球上更加自然的环境中。一直以来，NASA 都在对他们两人进行几乎所有他们能做的医学测试。因此，当他们分析结果时，他们将试图更好地了解长期太空旅行对人体的影响。

通过与精确的基因复制品进行比较，研究人员可以更加确定是环境还是基因导致了这些差异。

非同卵双胞胎，又称异卵双胞胎，也很重要。就像兄弟姐妹一样，他们有 50% 的相同基因，而且年龄也完全相同，因此研究他们比研究兄弟姐妹更好，因为年龄可以忽略不计。然而，一些最有力的双胞胎研究实际上是在相同情况下研究同卵双胞胎和非同卵双胞胎。如果同卵双胞胎和非同卵双胞胎都同样可能具有某种特征或疾病，那么该特征仅受遗传影响的可能性就小得多。

就 NASA 而言，研究规模是双胞胎研究中最小的，只有一对双胞胎，而且没有任何异卵双胞胎可以与之比较。此外，还有一些其他变量需要考虑；凯利双胞胎一年到头都没有吃同样的食物，而食物会影响肠道微生物群，这是 NASA 正在研究的。

然而，美国宇航局的双胞胎研究是首次开展此类研究，希望能指导科学家找出斯科特·凯利的基因是如何受到他在太空生活的一年的影响的，并最终使太空飞行更加安全。