宇宙滞在で遺伝子や腸内細菌叢が変化していた──双子の宇宙飛行士の比較研究

一卵性双生児の宇宙飛行士、スコット・ケリー氏（右）とマーク・ケリー氏 NASA

＜NASAは、宇宙環境がヒトにどのような影響をもたらすのかを解明するために一卵性双生児で分析したところ、遺伝子発現や認知機能、腸内細菌叢などに、宇宙飛行特有の変化が認められた......＞

宇宙旅行は、宇宙放射線にさらされながら、閉鎖環境に閉じこもり、無重力状態で過ごすという過酷なものだ。では、ヒトはこの過酷な宇宙環境にどのように適応し、地上への帰還後、どのように身体の機能を回復させるのだろうか。

研究プロジェクト「ツインズ・スタディ」

アメリカ航空宇宙局（NASA）は、一卵性双生児が基本的に同じDNAを有することに着目。2015年3月から340日間、国際宇宙ステーション（ISS）に滞在した宇宙飛行士のスコット・ケリー氏と、同時期に地上で生活していた一卵性双生児のマーク・ケリー氏を被験者として、宇宙環境がヒトにどのような影響をもたらすのかを解明する研究プロジェクト「ツインズ・スタディ」を立ち上げた。

その研究成果を2019年4月12日に学術雑誌「サイエンス」に公開した。これによると、遺伝子発現や認知機能、腸内細菌叢などにおいて、宇宙飛行特有の変化が認められたという。

遺伝子発現や認知機能、腸内細菌叢は......

染色体を保護する役割を担うテロメア（末端小粒）は加齢に伴って短くなるものだが、ストレスや環境曝露などの要因がその短縮ペースに影響をもたらすこともある。「ツインズ・スタディ」によると、宇宙飛行中、スコット氏の白血球のテロメアが長くなり、地上への帰還後、6ヶ月で正常に戻った。

宇宙飛行前、宇宙飛行中、帰還後にそれぞれスコット氏からサンプルを採集したところ、遺伝子発現にも変化が認められた。マーク氏も正常の範囲内で遺伝子発現に変化があったが、スコット氏のものとは異なっていた。スコット氏の遺伝子発現の変化のうち91.3％は帰還後、元に戻ったが、一部は帰還後6ヶ月経過しても残っていた。

宇宙飛行中のスコット氏の認知パフォーマンスは、地上のマーク氏と比べても概ね変化はなかった。これは、宇宙飛行士が宇宙で長期間滞在しても、認知パフォーマンスを高いレベルで維持できることを示している。ただし、帰還した後6ヶ月、スコット氏の認知機能は、スピードや正確性において低下が認められた。

宇宙飛行中のスコット氏の腸内細菌叢は、宇宙飛行前のものとまったく異なっていた。フリーズドライ食品やレトルト食品を中心とする食生活に変化したためとみられているが、宇宙特有の環境要因が影響を与えた可能性も否定できない。なお、帰還後には、宇宙飛行前の腸内細菌叢の状態に戻っている。

ヒトの回復力が示されている

このように「ツインズ・スタディ」の研究結果では、宇宙環境によって誘発される様々な変化にも適応しうる、ヒトの頑健性や回復力が示されている。

アメリカ航空宇宙局では、月や火星の探査など、近い将来、宇宙旅行がより長期化することを見越し、「ツインズ・スタディ」の研究成果をもとに、長期の宇宙飛行がヒトの身体や脳に与える影響をさらに詳しく調査していく方針だ。