国际空间站小鼠实验揭示：火星重力不足维持肌肉健康

周五发表于《科学进展》的一项研究确定了一个重力临界值，这可能使火星长期人类居住计划变得复杂。研究人员发现，重力必须至少达到0.67 g——即地球重力水平的67%——才能完全保持肌肉功能，这远高于火星上的0.38 g。

轨道上的小鼠

该实验于2023年3月将24只小鼠送往国际空间站，利用日本宇宙航空研究开发机构的MARS离心机系统，让它们暴露在不同水平的人工重力环境中。这些啮齿动物在微重力、0.33 g、0.67 g或地球完全重力条件下生活了长达28天。其中23只小鼠于2023年4月活着返回地球接受分析。

研究人员重点关注比目鱼肌——一块对重力变化高度敏感的小腿肌肉。在0.33 g条件下，小鼠保持了与完全重力环境下相当的肌肉大小，但它们的握力下降，肌肉纤维组成也发生了变化。然而在0.67 g条件下，动物没有出现肌肉退化、力量损失或纤维类型变化——研究人员将其描述为“肌肉功能的完全保护”。

对月球和火星任务的影响

这些研究发现为NASA的阿尔忒弥斯登月计划以及在2030年代将宇航员送上火星的雄心壮志带来了疑问。月球的重力约为0.17 g，火星的重力约为0.38 g——两者都远低于0.67 g的阈值。

约翰斯·霍普金斯大学教授、NASA人类研究计划前首席科学家Mark Shelhamer在接受Gizmodo采访时表示：“我们完全不清楚，在月球六分之一重力环境下，或在火星八分之三重力环境下，是否足以阻止骨骼、肌肉以及所有其他方面的退化。否则，在规划长期任务时，你就必须携带运动器材。”gizmodo

密歇根大学运动机能学院院长、NASA运动生理学与对抗措施项目前首席科学家Lori Ploutz-Snyder指出，她自己使用抛物线飞行进行的研究在人类身上发现了类似的阈值，范围在0.5 g到0.75 g之间。她在接受Gizmodo采访时表示：“总得从某个地方开始，这是一个令人振奋的进展。”她称这项小鼠研究是“未来研究的可靠起点”。

漫漫征途

该研究的作者在《科学进展》杂志上写道，“迫切需要全面了解这些重力引起的变化背后的分子机制，以及开发适当的对策来防止对骨骼肌的有害影响”。根据论文，国际空间站上的宇航员已经每天锻炼两小时，但在五个月后仍可能损失多达40%的肌肉质量。人工重力系统、先进的锻炼方案或药物干预是否能够弥补火星上的这一差距，仍然是未来研究的一个开放性问题。