太空旅行的小鼠的股骨頸骨髓腔明顯擴大。BL：基線組；VIV：在常規條件下飼養的地面對照組；GC：使用RH裝置飼養的地面對照組；FL：太空旅行37天的實驗組小鼠（圖片來源：原論文）
馬斯克計劃最早在2029年實現載人登陸火星，甚至希望在20年內建立一個人類可以自給自足的火星城市。未來，人類在太空中停留的時間很可能會越來越長。但一個問題也隨之而來：長期生活在太空中，會對我們的身體造成什麼影響？
一旦離開地球的引力，宇航員的身體會經歷一連串可能影響健康的變化。太空環境會擾亂人體內多個協同工作的系統，包括骨骼、肌肉、心臟、血液迴圈和免疫系統等。而在一篇2025年3月發表於《公共科學圖書館·綜合》（PLOS ONE）的論文中，研究人員用直觀的方式揭示了太空旅行的潛在代價：你的腿骨可能會出現“大洞”。
其實，科學家早就發現，在國際空間站工作的宇航員會出現骨骼和肌肉流失的情況。例如，兩週的太空任務可能會導致約20%的肌肉質量流失。此外，宇航員平均每個月還會損失約1%的骨密度，這是地球上正常骨質流失速度的10倍。換句話說，一次長達數月的太空飛行，可能會讓宇航員經歷相當於地球上數年的骨質流失，這會顯著增加股骨等長骨發生骨折的風險。
那麼，究竟是什麼原因讓骨質流失在太空中變得如此嚴重？這正是3月的這項新研究想要深入探究的問題。
為了深入瞭解太空旅行對哺乳動物的影響，美國航空航天局（NASA）早在2014年就啟動了一項名為“齧齒動物研究-1”（Rodent Research-1）的實驗：他們讓一群小鼠乘坐SpaceX的商業航天器，在經歷了4天的太空飛行後，抵達了國際空間站，並在那裡連續生活了33天。相比於人類，這些毛茸茸的小動物發育得更快、壽命更短，因此能在更短的時間內顯現出太空環境帶來的影響。
研究中使用的特製RH鼠籠（圖片來源：NASA）
當然，這群小鼠並不會在空間站裡滿艙亂竄或自由飄浮，而是被安置在一種名為“齧齒動物棲息艙”（Rodent Habitat，簡稱RH）的特殊裝置中。這個裝置內部有金屬絲網結構，小鼠可以像在地球上一樣攀爬、奔跑，維持日常活動。而研究人員則可以透過影片和環境資料，即時監測它們的狀態。令人欣慰的是，這些小鼠在太空的一個多月裡表現得健康且活躍。
為了避免返回地球過程中的重力變化對實驗結果造成干擾，研究人員選擇在它們離開空間站前，直接在太空中為它們實施安樂死，並就地解剖。可當地面科學家拿到這些“從天而降”的骨骼樣本展開分析後，發現情況遠沒有想象中的那麼樂觀。
透過顯微計算機體層成像（micro-CT）和組學分析，研究人員觀察到了一種奇特的現象：小鼠股骨（對應人的大腿骨）的兩端出現了明顯的骨質疏鬆，骨髓腔也變大了，而股骨中段卻幾乎沒有出現骨質流失。
太空旅行的小鼠的股骨頭出現了明顯的骨質流失。BL：基線組；VIV：在常規條件下飼養的地面對照組；GC：使用RH裝置飼養的地面對照組；FL：太空旅行37天的實驗組小鼠（圖片來源：原論文）
這聽起來可能有點抽象，但你不妨想象一下：股骨的形狀有點像一根啞鈴，兩頭粗，中間細。整根股骨由堅硬的“外殼”（骨皮質）以及內層疏鬆多孔、起支撐作用的骨松質組成。一般來說，股骨兩端的骨皮質更厚，中段的骨皮質則相對較薄。
照常理推斷，如果是太空輻射導致的骨質疏鬆，那麼較薄、保護力較弱的股骨中段應該更容易出問題；而骨皮質更厚的兩端，理論上應該更不容易受到影響才對。但研究人員觀察到的恰恰相反，骨質流失主要出現在股骨的兩頭。
這也讓研究人員推測，導致小鼠在太空中發生骨質流失的罪魁禍首更可能是失重本身，而非太空輻射。其中一個證據是，在小鼠的脊柱骨骼中，研究人員並沒有觀察到類似的骨質變化。人類雙足直立行走，脊柱、骨盆和腿部都會承重；而小鼠作為四足動物，體重更多分佈在臀部和後肢，因此脊柱主要承託的是肌肉和關節。對它們來說，股骨而非脊柱才是承重的主力軍，而股骨的兩頭更是明確直接承重的骨骼部位。
或許正因為這些原本用於承重的部位，在太空中沒能像平時那樣得到鍛鍊，才出現了“退化”的跡象。另一個間接的佐證是，研究人員發現，相比於使用普通鼠籠，在地球上使用RH鼠籠可以減緩小鼠骨質流失的速度。這也再次印證了科學家以往的發現：適當的鍛鍊可以緩解宇航員的骨質疏鬆問題（儘管並不能徹底解決這個問題）。
太空旅行的小鼠出現了繼發性軟骨內骨化的現象。BL：基線組；VIV：在常規條件下飼養的地面對照組；GC：使用RH裝置飼養的地面對照組；FL：太空旅行37天的實驗組小鼠（圖片來源：原論文）
研究人員觀察到的這些骨質疏鬆的跡象，與自然衰老過程中出現的骨松質萎縮、逐漸被吸收的現象極為相似，而且這種吸收是不可逆的。類似地，研究人員還觀察到了更多骨骼“提前老去”的特徵。比如，這些只有16～21周齡的太空旅行小鼠，其股骨中段出現了骨皮質變薄的現象。而在正常情況下，生活在地面的小鼠一般要到8個月大之後，才會出現類似的變化。
而且，太空小鼠的骨骼也出現了“早熟”的跡象。研究人員在許多樣本中觀察到了一種名為“繼發性軟骨內骨化”（SEO）的現象，這是哺乳動物骨骼成熟的重要標誌。可問題在於，按照這些實驗小鼠的年齡，理論上它們的股骨此時仍處於生長期，不應該出現SEO現象。而太空旅行小鼠軟骨骨化率竟高達50%，比地面對照組高出了20%。這意味著，在微重力環境下，小鼠的骨骼可能被“催熟”了，這可能會限制它們的骨骼生長，阻礙發育。
這些發現為我們敲響了警鐘：在太空中長時間生活，不只是會讓骨質流失，更可能讓它們早熟和提前老化。對於未來可能踏上火星、甚至更遠星球的人類來說，我們需要的不僅是堅固的飛船和精密的導航系統，還需要找到辦法，保護我們自己的骨架不被悄然掏空。
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
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