在美国航空航天局（NASA）的宇航员斯科特·凯利（Scott Kelly）于3月28日前往国际空间站执行为期一年的太空任务的同时，他也将展开一项前所未有的研究，探秘人类在长期太空旅行中可能发生的生物学变化。研究人员将大量收集斯科特的基因组、分子及生理数据以及其他资料，并将它们和他呆在地球上的双胞胎兄弟——前宇航员马克·凯利的资料做比较。数据上的差异或许能揭示人体是如何应付极端环境的。
爱因斯坦曾提出过一个著名的“孪生悖论”：想象有一对双胞胎兄弟，其中的一个进行着相对论速度的宇宙旅行，而另一个则停留在地球上。若干年后，当前者返回地球时，他会发现自己比他的双胞胎兄弟年轻了许多。虽然这次的研究不会那么“高速”，不过仍然有着重大意义。
研究的想法最开始来源于凯利兄弟自己。斯科特已经有180天的太空经历，而这次，他将与俄罗斯宇航员米哈伊尔·科尔尼扬科（Mikhail Kornienko）在地球轨道上呆整整一年。至于马克呢，他在2011年退役前进行过4次，总计54天的短途航天飞机飞行。而当斯科特返回地球时，他积累的太空飞行时间将是马克的近10倍。这就是区分这对双胞胎的关键点：不同的太空暴露时间。
这对双胞胎已经提供了他们的血液、唾液、尿液以及粪便样品。从斯科特在太空的时候到他回来之后，这项工作将定期持续进行。双胞胎还将就分析结果的含义进行遗传咨询。只有10位主要研究者能得到所有的全基因组信息。如果没有双胞胎的同意，他们将不能够发表结果。换言之，这个价值150万美元的双胞胎研究的结果可能会永远不见天日。
克雷格指出，遗传信息的采集将对未来的宇航员产生重大影响。比如，如果一个宇航员的基因组表明他或她对空间辐射电离作用有遗传敏感性，那么这些信息很可能影响NASA在考虑送谁上太空时所做的决定。
大约一半的研究内容在航天领域是史无前例的。NASA和俄罗斯航天局已经就人体如何适应太空飞行进行了长时间的探讨。但这次的双胞胎研究则首次将这类探讨带入了现代基因组学领域。这项研究是第一个比较两位分别置身在太空和地球、有着完全相同基因的人类的研究。
根据NASA的介绍，整个研究内容将分为四个部分。
人体生理学方面的研究着眼于航天环境如何改变心脏、肌肉和大脑等器官，包括与动脉粥样硬化、体液转移、视觉损伤以及颅内压方面的研究；行为健康方面的研究内容关注太空环境下宇航员的认知推理、决策和警觉性的变化。研究主要调查双胞胎的饮食差异和应激物情况，并了解它们如何影响双胞胎的肠道菌群。分子学/组学领域的研究将主要包括航天环境可能导致的基因表达变化，以及辐射、幽闭环境和微重力等条件对蛋白质和代谢物的影响。