太空中看生命，開花結(jié)果

最近，中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所研究員鄭偉波，與大家分享了在“天宮二號”“實踐十號”和“天舟一號”上開展太空生命實驗的故事。在他的描述中，我們可以了解到，在太空環(huán)境下，植物的種子是怎么發(fā)芽的，它們開花結(jié)果與在地球上有何不同;也可以了解到動物的胚胎能否在太空環(huán)境下正常發(fā)育、成長。

太空艙中擬南芥花開更多

幾年前，我們就已收獲了比較成熟的“太空種子”。中國航天工業(yè)總公司航天育種中心和中國農(nóng)科院、中科院合作，曾.選擇過一些大田作物、蔬菜、花卉、中藥材等優(yōu)良種子，搭載我國的返回式衛(wèi)星，飛行5-7天后再返回陸地，到地面栽培試驗4-5年，然后篩選出特別的“太空種子”。根據(jù)航天育種的原理，這些植物種子是在宇宙輻射、微重力、弱地磁、高真空以及低溫等綜合因素的作用下，發(fā)生過基因變異，返回地面后再經(jīng)過專門的培育和篩選，便形成有明顯優(yōu)勢的新品種。如今已培育成功的包括有甜椒、尖椒、西紅柿、南瓜、西瓜、油菜等。但這些“太空種子”都只是在休眠狀態(tài)下去外太空“走了一遭”，并沒有在外太空發(fā)芽、生長，這次鄭偉波介紹的卻是在太空環(huán)境下發(fā)芽、生長的植物，重點實驗對象就是擬南芥和水稻。

擬南芥又名鼠耳芥、阿拉伯草，屬十字花科，是自花授粉植物。它被科學(xué)家譽(yù)為“植物中的果蠅”，因為它基因高度純合，突變率很高，容易獲得各種代謝功能的缺陷型，是進(jìn)行遺傳學(xué)研究的好材料。鄭偉波說，在地面，種子埋在土壤里，為它澆水，有合適的溫度和陽光，它就能萌芽。但這個過程在太空環(huán)境中操作就非常復(fù)雜了。這里所說的太空是指地球大氣層以外的宇宙空間。那里是真空環(huán)境，沒有空氣，沒有水，宇宙輻射也很強(qiáng)，同時還處于失重狀態(tài)，環(huán)境和地球上有很多不同。

為了研究微重力環(huán)境對植物生命節(jié)律的影響，研究人員先把水稻和擬南芥種子放在高等植物培養(yǎng)箱中，在飛船進(jìn)入太空后開始“解凍”，讓種子開始生命周期。通常水稻和擬南芥都要培養(yǎng)一年才能完成一個周期，這期間必須給種子澆水、施肥、保證空氣流通，還有陽光照射……培養(yǎng)箱里可以解決日照問題，但在太空中，水和空氣很難分離，用帶去太空的水澆灌種子時，水很難落進(jìn)土壤，土壤里的空氣也不會流通，要給種子加多少水更不好控制。研究人員先把水注入土壤，浸泡種子，再利用“毛細(xì)現(xiàn)象”把水引走，通過毛細(xì)管把回收的水再送回土壤，這樣來完成水循環(huán)，既保證了水和空氣的流通，又不浪費水，以此滿足植物一年的全生命周期的培養(yǎng)需求。

2016年9月15日，擬南芥和水稻種子隨“天宮二號”發(fā)射入軌.8天之后太空實驗啟動。鄭偉波說：“剛開始我們都很忐忑，但實驗啟動5天后，擬南芥種子冒出一個小芽;20天后，水稻的小芽也頂著一顆碩大的水珠冒了出來。那時我們真的非常開心，一顆懸著的心終于放了下來?！?/p>

后期，他們持續(xù)觀察，發(fā)現(xiàn)植物的確可以在太空生長發(fā)育，但太空環(huán)境也的確對植物有很多影響。擬南芥在地面一般只有四五十天的壽命，而“天官二號”上的擬南芥卻在太空中生長了400多天，壽命更長。其中的原因還有待科學(xué)家作進(jìn)一步的研究分析。

實驗艙里小鼠胚胎終成鼠

在航天技術(shù)的發(fā)展過程中，其實有很多的小動物被送上了太空進(jìn)行實驗。如今的太空動物實驗，早已不僅是安全返回的問題了。科學(xué)家認(rèn)為，今后無論是人類還是其他動物，在長期太空旅行中，胚胎發(fā)育都會是必然要經(jīng)歷的事情。所以除了植物栽培，研究人員還在太空進(jìn)行了細(xì)胞、胚胎的培養(yǎng)。

研究人員可以看到，小鼠的細(xì)胞胚胎在飛船入軌后，在太空中開始從兩細(xì)胞分裂成四細(xì)胞、八細(xì)胞……最后逐漸分裂成囊胚。但發(fā)育過程還是受到太空環(huán)境的一些影響，科學(xué)家仍在對此作進(jìn)一步的基因組分析。不過他們相信，這個胚胎發(fā)育過程是成功的。因為在地面實驗中，他們曾將在這種特制的培育箱中由胚胎發(fā)育而成的囊胚植入到小鼠母體，最后真的長出了小老鼠。當(dāng)然這還需要進(jìn)一步實驗來驗證。

此外，研究人員還在“實踐十號”和“天舟一號”上開展了一些干細(xì)胞太空實驗。干細(xì)胞的研究十分重要，因為這種神奇的細(xì)胞不但能實現(xiàn)自我復(fù)制，還能分化成各種各樣的功能細(xì)胞，比如心臟細(xì)胞，還有其他組成人體各種器官的細(xì)胞。所以，研究人員希望了解干細(xì)胞在太空中是否也能正常自我復(fù)制和分化。

鄭偉波表示，開展太空生命探索主要有兩種手段：一是監(jiān)視太空中的細(xì)微變化，檢測手段多種多樣，顯微鏡是其中之一：二是把動植物或者細(xì)胞的太空實驗樣本帶回地面，供科學(xué)家進(jìn)一步分析。研究人員一直在持續(xù)進(jìn)行這些實驗，他們相信，未來人類終將要走出地球，跨向宇宙。所謂“兵馬未動，糧草先行”，未來人類還需要開展更多種多樣的太空生命探索研究。

（摘自《羊城晚報》那拉）