马斯克计划最早在2029年实现载人登陆火星，甚至希望在20年内建立一个人类可以自给自足的火星城市。未来，人类在太空中停留的时间很可能会越来越长。但一个问题也随之而来：长期生活在太空中，会对我们的身体造成什么影响？
一旦离开地球的引力，宇航员的身体会经历一连串可能影响健康的变化。太空环境会扰乱人体内多个协同工作的系统，包括骨骼、肌肉、心脏、血液循环和免疫系统等。而在一篇2025年3月发表于《公共科学图书馆·综合》（PLOS ONE）的论文中，研究人员用直观的方式揭示了太空旅行的潜在代价：你的腿骨可能会出现“大洞”。
衰老与早熟
其实，科学家早就发现，在国际空间站工作的宇航员会出现骨骼和肌肉流失的情况。例如，两周的太空任务可能会导致约20%的肌肉质量流失。此外，宇航员平均每个月还会损失约1%的骨密度，这是地球上正常骨质流失速度的10倍。换句话说，一次长达数月的太空飞行，可能会让宇航员经历相当于地球上数年的骨质流失，这会显著增加股骨等长骨发生骨折的风险。
那么，究竟是什么原因让骨质流失在太空中变得如此严重？这正是3月的这项新研究想要深入探究的问题。
为了深入了解太空旅行对哺乳动物的影响，美国航空航天局（NASA）早在2014年就启动了一项名为“啮齿动物研究-1”（Rodent Research-1）的实验：他们让一群小鼠乘坐SpaceX的商业航天器，在经历了4天的太空飞行后，抵达了国际空间站，并在那里连续生活了33天。相比于人类，这些毛茸茸的小动物发育得更快、寿命更短，因此能在更短的时间内显现出太空环境带来的影响。
当然，这群小鼠并不会在空间站里满舱乱窜或自由飘浮，而是被安置在一种名为“啮齿动物栖息舱”（Rodent Habitat，简称RH）的特殊装置中。这个装置内部有金属丝网结构，小鼠可以像在地球上一样攀爬、奔跑，维持日常活动。而研究人员则可以通过视频和环境数据，实时监测它们的状态。令人欣慰的是，这些小鼠在太空的一个多月里表现得健康且活跃。
为了避免返回地球过程中的重力变化对实验结果造成干扰，研究人员选择在它们离开空间站前，直接在太空中为它们实施安乐死，并就地解剖。可当地面科学家拿到这些“从天而降”的骨骼样本展开分析后，发现情况远没有想象中的那么乐观。
通过显微计算机体层成像（micro-CT）和组学分析，研究人员观察到了一种奇特的现象：小鼠股骨（对应人的大腿骨）的两端出现了明显的骨质疏松，骨髓腔也变大了，而股骨中段却几乎没有出现骨质流失。
这听起来可能有点抽象，但你不妨想象一下：股骨的形状有点像一根哑铃，两头粗，中间细。整根股骨由坚硬的“外壳”（骨皮质）以及内层疏松多孔、起支撑作用的骨松质组成。一般来说，股骨两端的骨皮质更厚，中段的骨皮质则相对较薄。
照常理推断，如果是太空辐射导致的骨质疏松，那么较薄、保护力较弱的股骨中段应该更容易出问题；而骨皮质更厚的两端，理论上应该更不容易受到影响才对。但研究人员观察到的恰恰相反，骨质流失主要出现在股骨的两头。
这也让研究人员推测，导致小鼠在太空中发生骨质流失的罪魁祸首更可能是失重本身，而非太空辐射。其中一个证据是，在小鼠的脊柱骨骼中，研究人员并没有观察到类似的骨质变化。人类双足直立行走，脊柱、骨盆和腿部都会承重；而小鼠作为四足动物，体重更多分布在臀部和后肢，因此脊柱主要承托的是肌肉和关节。对它们来说，股骨而非脊柱才是承重的主力军，而股骨的两头更是明确直接承重的骨骼部位。
或许正因为这些原本用于承重的部位，在太空中没能像平时那样得到锻炼，才出现了“退化”的迹象。另一个间接的佐证是，研究人员发现，相比于使用普通鼠笼，在地球上使用RH鼠笼可以减缓小鼠骨质流失的速度。这也再次印证了科学家以往的发现：适当的锻炼可以缓解宇航员的骨质疏松问题（尽管并不能彻底解决这个问题）。
研究人员观察到的这些骨质疏松的迹象，与自然衰老过程中出现的骨松质萎缩、逐渐被吸收的现象极为相似，而且这种吸收是不可逆的。类似地，研究人员还观察到了更多骨骼“提前老去”的特征。比如，这些只有16～21周龄的太空旅行小鼠，其股骨中段出现了骨皮质变薄的现象。而在正常情况下，生活在地面的小鼠一般要到8个月大之后，才会出现类似的变化。
而且，太空小鼠的骨骼也出现了“早熟”的迹象。研究人员在许多样本中观察到了一种名为“继发性软骨内骨化”（SEO）的现象，这是哺乳动物骨骼成熟的重要标志。可问题在于，按照这些实验小鼠的年龄，理论上它们的股骨此时仍处于生长期，不应该出现SEO现象。而太空旅行小鼠软骨骨化率竟高达50%，比地面对照组高出了20%。这意味着，在微重力环境下，小鼠的骨骼可能被“催熟”了，这可能会限制它们的骨骼生长，阻碍发育。
这些发现为我们敲响了警钟：在太空中长时间生活，不只是会让骨质流失，更可能让它们早熟和提前老化。对于未来可能踏上火星、甚至更远星球的人类来说，我们需要的不仅是坚固的飞船和精密的导航系统，还需要找到办法，保护我们自己的骨架不被悄然掏空。
参考链接：
https://phys.org/news/2025-03-femur-bone-density-loss-mice.html
https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0317307
https://www.nasa.gov/centers-and-facilities/ames/ames-science/ames-space-biosciences/rodent-research/
https://www.nasa.gov/ames/space-biosciences/nasa-completes-rodent-research-1-operations-on-the-international-space-station/
https://www.sciencealert.com/nasa-took-mice-into-space-and-it-did-something-scary-to-their-bones
https://www.iflscience.com/something-strange-happened-to-mice-who-lived-on-the-iss-for-37-days-78637
本文来自微信公众号“环球科学”。如需转载，请在“环球科学”后台回复“转载”，还可通过公众号菜单、发送邮件到newmedia@huanqiukexue.com与我们取得联系。相关内容禁止用于营销宣传。
