關(guān)于航天生物科技發(fā)展的研究

張漢澤

摘要 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，航天生物科技逐漸走入人們的視線。航天生物技術(shù)是將航天技術(shù)與現(xiàn)代生物技術(shù)結(jié)合起來(lái)而產(chǎn)生的一門高新科學(xué)技術(shù)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是利用返回式空間飛行器，將微生物菌種、植物種子等生物樣本送入太空，在微重力、強(qiáng)輻射等地球上難以實(shí)現(xiàn)的環(huán)境下誘導(dǎo)生物產(chǎn)生變異。然后把這些經(jīng)過(guò)誘變的生物帶回地球，利用現(xiàn)代生物技術(shù)，篩選對(duì)我們有利的優(yōu)良變異菌種并保存起來(lái)，進(jìn)行規(guī)?；a(chǎn)。

關(guān)鍵詞 航天科技；生物；變異；科學(xué)研究

中圖分類號(hào) V2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2095-6363（2016）14-0010-01

眾所周知，我國(guó)是世界上人口最多的國(guó)家，人均占地面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及其他國(guó)家。如何促進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)展，保障國(guó)家的糧食問(wèn)題是目前急需解決的事項(xiàng)。航天生物科技的發(fā)展，為我們指引了一條新的道路。航天生物科技是將航天技術(shù)與生物技術(shù)交叉的新興技術(shù)，更是培育優(yōu)質(zhì)新生物產(chǎn)品的生物技術(shù)。因此，我們對(duì)航天生物科技的研究顯得刻不容緩。本文將從以下幾個(gè)方面敘述這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展和研究。

1航天生物技術(shù)的發(fā)展歷程

1.1國(guó)際航天生物技術(shù)的起源

1948年，美國(guó)用火箭將一只名叫“Albert”的猴子送上了外太空，也從此揭開(kāi)了航天生物技術(shù)的序幕。在1961年，前蘇聯(lián)宇航員尤里·加加林是太空第一人，也是人類文明史中邁向太空的一大步。1975年，美國(guó)成功發(fā)射了第一個(gè)空間實(shí)驗(yàn)室。它的建設(shè)過(guò)程是先發(fā)射無(wú)人空間實(shí)驗(yàn)室，然后再通過(guò)運(yùn)載火箭將載人飛船送入太空，與停留在軌道上的實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)對(duì)接，航天員帶著規(guī)定的東西從飛船的附加段進(jìn)入空間實(shí)驗(yàn)室開(kāi)始工作。美國(guó)在探討微重力等天空特殊環(huán)境對(duì)真菌的細(xì)胞效應(yīng)中，發(fā)現(xiàn)搭載飛船后的細(xì)胞質(zhì)流速是地面參照物的110%。

在航天生物技術(shù)中，美國(guó)和前蘇聯(lián)捷足先登，早就發(fā)現(xiàn)了航天空間環(huán)境對(duì)生物的影響。然而他們更多的把目光放在了空間醫(yī)學(xué)的研究上，尤為考慮這種變異是否對(duì)宇航員造成什么方面的影響和對(duì)基礎(chǔ)理論的探索，卻忽視了航天科技發(fā)展中生物技術(shù)的應(yīng)用。

1.2我國(guó)航天生物技術(shù)的發(fā)展

我國(guó)航天技術(shù)發(fā)展雖然趕不上美國(guó)和蘇聯(lián)，但在20世紀(jì)60年代，發(fā)射過(guò)5枚生物火箭和探空氣球等運(yùn)載工具。并在運(yùn)載工具上實(shí)現(xiàn)了對(duì)狗、大小白鼠及其他多種生物樣品的實(shí)驗(yàn)研究。這也是我國(guó)航天技術(shù)發(fā)展的第一步。

在1975年11月26日，首顆返回式衛(wèi)星發(fā)射成功，3天后順利返回。這使得我國(guó)成為了世界上第三個(gè)掌握衛(wèi)星返回技術(shù)的國(guó)家，也為后來(lái)的返回式衛(wèi)星搭載微生物進(jìn)行生物研究提供了平臺(tái)。

1986年3月，科學(xué)家王大珩、陳芳允等向中央提議，中國(guó)要發(fā)展高科技。同年11月，中共中央、國(guó)務(wù)院正式批準(zhǔn)了這個(gè)計(jì)劃。這也是我國(guó)俗稱的“863計(jì)劃”。在這項(xiàng)計(jì)劃中，科學(xué)家們提出了想要通過(guò)衛(wèi)星上搭載生物進(jìn)行生物研究，獲得批準(zhǔn)后，不同于美國(guó)、蘇聯(lián)等偏重于理論知識(shí)和生物醫(yī)學(xué)的研究，而是把眼光放在了空間微重力等特殊因素引導(dǎo)的生物基因突變育種上。于是，在1987年我國(guó)就開(kāi)始實(shí)施這一計(jì)劃。當(dāng)時(shí)，我國(guó)利用發(fā)射的返回式衛(wèi)星首次搭載了微生物菌種和植物種子。在幾天的太空環(huán)游中，有了巨大的發(fā)現(xiàn)：微生物的生長(zhǎng)速度產(chǎn)生了較大的變異，有明顯提高、不變、降低或天亡。而赤霉素產(chǎn)生菌，雙加氧酶產(chǎn)生菌在經(jīng)過(guò)空間處理后，篩選出效價(jià)提高10%以上的菌株。

當(dāng)然，我們?cè)诤教焐锟萍挤矫娴陌l(fā)展，也不僅局限于此。例如，我國(guó)制藥業(yè)的微生物育種，光靠自然選擇法和理化法己很難滿足，而太空法顯然為我們打開(kāi)了新的大門。我國(guó)加入WTO后，制藥企業(yè)更是面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。目前我國(guó)的生產(chǎn)菌種與國(guó)際上同類高產(chǎn)菌種相比，仍有很大的差距。而一味引進(jìn)其他國(guó)家的生產(chǎn)菌種也不可考，畢竟除了價(jià)格高額以外，其他國(guó)家出于保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的目的也不愿意傾囊相授。因此，為了發(fā)展我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)，采用新興技術(shù)來(lái)培養(yǎng)屬于我們自己的優(yōu)良高效生產(chǎn)菌種，是非常有必要的。

自20世紀(jì)80年代以來(lái)，我國(guó)的航天生物發(fā)展技術(shù)越來(lái)越好，空間誘變育種中取得的成績(jī)也越來(lái)越突出。我們用無(wú)數(shù)次的實(shí)驗(yàn)和探索證明了外太空環(huán)境對(duì)生物誘變育種的重大成效，也使得其他國(guó)家紛紛向我們拋出橄欖枝。目前我國(guó)的航天生物技術(shù)雖然沒(méi)有完全成熟，但也走在世界前沿，實(shí)在是鼓舞人心。

2航天生物技術(shù)發(fā)展的意義

在高中生物學(xué)習(xí)中，我們對(duì)基因突變是新基因產(chǎn)生的途徑，是生物變異的根本來(lái)源，是生物進(jìn)化的原始材料這一概念耳熟能詳。也都知道基因突變受到很多方面的影響。它可以是自發(fā)的產(chǎn)生的，也是可以通過(guò)誘導(dǎo)得到的。自發(fā)變異的不多贅述，主要談?wù)務(wù)T導(dǎo)因素。誘導(dǎo)因素有物理因素和化學(xué)因素，物理因素主要有輻射射線等，而化學(xué)因素主要是一些誘變劑。

而利用太空環(huán)境誘發(fā)生物的變異，則具有自發(fā)突變，理化突變都無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。生物體或生物組織經(jīng)過(guò)空間誘變以后，突變率會(huì)提高大家都知道，那么到底會(huì)提高到何種水平呢？航天發(fā)射耗資如此巨大，每年全世界發(fā)射的返回式衛(wèi)星和宇宙飛船更是寥寥無(wú)幾，那么我們?yōu)槭裁催€要執(zhí)著于航天生物呢？

其實(shí)，在有關(guān)學(xué)者經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)研究后發(fā)現(xiàn)，空間誘變使得基因突變率大大提高。變異量甚至高出地球上自發(fā)及理化手段產(chǎn)生變異的好幾個(gè)數(shù)量級(jí)！數(shù)據(jù)顯示，地球上的生物變異量為20萬(wàn)到兩百萬(wàn)分之一，而空間變異量是千分之幾甚至是百分之幾。這樣的數(shù)據(jù)顯然值得讓各個(gè)國(guó)家前赴后繼想要發(fā)展航天生物技術(shù)。總而言之，航天生物技術(shù)中的誘變育種大大縮短新品種的研發(fā)周期，是一種非常有效的育種方式。而航天生物技術(shù)的發(fā)展也將大大提升我國(guó)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

3中國(guó)航天生物技術(shù)的應(yīng)用

3.1東方紅公司

談到中國(guó)航天生物技術(shù)應(yīng)用的領(lǐng)航者，北京東方紅航天生物技術(shù)股份有限公司當(dāng)之無(wú)愧。它是國(guó)家認(rèn)定的高新技術(shù)企業(yè)，更是中國(guó)空間生物技術(shù)應(yīng)用的核心企業(yè)。它的主要優(yōu)勢(shì)是將航天技術(shù)和現(xiàn)代生物技術(shù)完美結(jié)合，充分利用中國(guó)航天的資源優(yōu)勢(shì)，大力發(fā)展了中國(guó)航天生物科技的研究。該公司曾多次利用神舟號(hào)飛船和實(shí)踐號(hào)衛(wèi)星進(jìn)行空間搭載以及空間誘變育種研究。據(jù)資料顯示，先后搭載了“東方紅一號(hào)”酵母菌株、天曲母菌、輔酶Q10菌株、紫杉醇真菌、靈芝等微生物菌種，開(kāi)發(fā)出天曲、宇航口服液為等大量的航天生物成果，取得了很多有利于國(guó)家發(fā)展和國(guó)民健康的優(yōu)異成績(jī)。

3.2亨通光華制藥公司

航天誘變育種技術(shù)，當(dāng)然與制藥業(yè)的發(fā)展分不開(kāi)。目前我國(guó)已經(jīng)選育出一些效價(jià)高、品質(zhì)優(yōu)的抗生素和酶制劑菌種。這些抗生素和菌種在經(jīng)過(guò)空間誘導(dǎo)變異后被選出培養(yǎng)，應(yīng)用到生產(chǎn)中，而且產(chǎn)量十分優(yōu)秀。

1999年，西安亨通光華制藥有限公司首次將生產(chǎn)菌種α-溶血鏈球菌D33#通過(guò)神舟一號(hào)送上外太空。不僅如此，該菌株還經(jīng)歷了“神舟二號(hào)”“神舟三號(hào)”“神舟四號(hào)”“神舟六號(hào)”飛船和第十八、二十、二十一和二十二顆返回式衛(wèi)星的多次搭載。在太空中成功實(shí)現(xiàn)多次誘變，這種累加效應(yīng)是無(wú)法模擬和復(fù)制的。這也讓西安亨通光華制藥有限公司成為了我國(guó)目前為止唯一通過(guò)航天誘變育種手段對(duì)生產(chǎn)菌株進(jìn)行創(chuàng)新的大型制藥企業(yè)。航天生物技術(shù)讓我國(guó)的制藥業(yè)得到了重要的發(fā)展。也因此讓該技術(shù)成為了世界工農(nóng)業(yè)中頂端的科學(xué)技術(shù)課題之一，發(fā)展前景十分可喜。目前，國(guó)家的“863計(jì)劃”仍支持空間搭載技術(shù)作為一個(gè)重要方向。

4結(jié)論

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類的科學(xué)研究已經(jīng)不只是大陸和海洋。我國(guó)這幾十年來(lái)在航天技術(shù)方面的迅猛發(fā)展，開(kāi)辟了開(kāi)發(fā)培育新品種的新途徑，提高了國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，也使人們對(duì)航天事業(yè)的發(fā)展充滿好奇和期待。我們國(guó)家還需要更多愿意為航天生物技術(shù)做出貢獻(xiàn)的杰出人才，面對(duì)這些成就，我們不能沾沾自喜，故步自封，而要繼續(xù)一路前進(jìn)，加強(qiáng)自己的長(zhǎng)處和優(yōu)勢(shì)，將來(lái)利用生物新技術(shù)提高生物育種、制藥等方面的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展做出更多的貢獻(xiàn)。endprint