当宇航员离开地球时，食物不仅是能量来源，更是医疗保健、舒适感和生存保障的综合体现。
一次火星任务可能持续数年，远离补给飞船。船上种植的任何作物都必须保持宇航员身体强健、思维敏锐。但近期研究显示，太空中种植的食物并不总能满足营养需求。
美国国家航空航天局（NASA）开放科学数据存储库收录了数十年的宇航员记录和作物实验数据。分析工作组的科学家和志愿者利用这些数据，研究营养、生物学与宇航员健康的关系。
该团队的最新发现揭示了微重力不仅改变人体，还以隐秘方式影响供宇航员食用的植物。
太空作物营养流失
国际空间站和中国天宫二号种植的生菜提供了最清晰的例证：相比地球种植的生菜，其钙含量减少29%至31%，镁含量减少约25%。
对宇航员而言，这种下降极为危险。微重力环境中骨骼本已弱化，钙缺乏会进一步加剧问题。
其他营养素也出现类似问题：铁含量常偏低，而钾含量有时升高。镁同样不足，导致作物外观正常却无法满足数月甚至数年的营养需求。
植物承受压力
太空种植的生菜及其他作物还以暗示压力的方式发生变化：酚类等抗氧化剂减少，削弱了辐射防护能力。
类胡萝卜素含量下降，而其他化合物增加，表明植物正努力适应微重力和辐射。这些化学变化可能帮助植物存活，但未必有益于食用者。
食用这些作物的后果迅速累积：钙缺乏导致骨质脆弱和肾结石；铁不足引发贫血与疲劳；镁缺口触发抽筋和血压问题；抗氧化剂水平低下增加辐射损伤风险。仅依赖太空生菜的饮食会使宇航员面临健康隐患。
宇航员生物学与太空食物
宇航员生物学使问题更为复杂。美国国家航空航天局双胞胎研究及日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）实验数据显示，163个与钙相关的基因出现紊乱。
部分基因控制骨骼构建，其他调节免疫平衡。当它们功能异常时，营养不良的影响被放大：骨密度加速流失，免疫力减弱。
宇航员健康不仅关乎骨骼。肠道健康同样受损。JAXA对宇航员样本的分析显示肠漏综合征迹象：原本紧密的肠道壁通透性增加，有害分子渗入，营养吸收能力下降。这种屏障失效给免疫系统带来压力，并降低食物营养价值。
培育更优作物
科学家正积极应对这一挑战。他们测试生物工程方法以提升太空作物的钙含量或添加治疗性蛋白质。
生物强化——种植富含额外维生素和矿物质的植物——是另一思路。某些植物已具优势：大豆、大蒜和欧芹的天然钙含量高于生菜，实验中表现良好。
特定化合物可提供额外保护。洋葱、西兰花和红生菜中的黄酮类化合物槲皮素，能抗炎并支持骨骼健康，同时帮助细胞抵御辐射损伤。
有趣的是，轨道生长的植物在压力下常增加黄酮类产量。若选择合适作物，这或能为宇航员提供意外的健康韧性。
太空作物的营养优化
营养素还可修复肠道屏障。维生素A、D及B族复合物强化肠道细胞连接。
谷氨酸和色氨酸等氨基酸帮助恢复肠壁并调节免疫细胞。健康微生物产生的短链脂肪酸维持屏障完整。这些工具可抵消太空健康数据揭示的风险。
并非所有宇航员对营养素的反应相同。基因差异影响钙、铁和维生素的吸收效率。
药物基因组学——研究基因如何影响营养与药物反应——正应用于太空健康。发射前筛查可指导宇航员选择适配其生物学的饮食，降低长期任务风险。
火星之旅的生存关键
随着各国机构规划火星任务，这些问题愈发紧迫。宇航员将无法获得补给。每口食物均需在任务中种植。
若作物在钙、抗氧化剂或肠道支持方面不足，健康将在抵达红色星球前严重恶化。今日解决轨道营养问题，方为明日火星生存奠定基础。
太空作物作为医药
太空农业正从食物供应转向健康系统。未来作物或经基因工程设计，不仅提供食物，还精准输送匹配宇航员基因的药物和化合物。
轨道农场可兼具厨房与药房功能。这一未来取决于当下努力——科学家和志愿者正从开放数据中拼凑解决方案。
NASA分析工作组持续欢迎新贡献者。学生、研究人员和好奇者均可注册参与。这不仅关乎食品科学，更关乎人类在地球不再近在咫尺时如何健康生存。
该研究发表在《npj Microgravity》期刊上。
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