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神八實驗揭秘:線蟲受輻射 太空中長蛋白質
閱讀：786 發布時間：2011-12-911月18日凌晨，神舟八號飛船搭載的生物培養箱在神八落地后幾乎是刻不容緩地被送回北京。據介紹，培養箱中裝載樣品33種，開展了17項空間生命科學實驗。如今實驗有了什么進展？我們就從中選取幾項實驗，介紹給您——
神八實驗揭秘
線蟲的太空之旅
我是一條線蟲,但不是你想象中的寄生蟲，你可以叫我的英文名字：C.elegans。我坐著神八飛船，在太空進行了長達十六天半的旅行。
自然狀態下，我生活在泥土中，以細菌為食。成年后身長約1毫米，人類在顯微鏡下才能看清。我通體透明，長得不好看。可大連海事大學環境系統生物學研究所孫野青教授和同事們，卻常夸我是“可愛美麗的小天使”，還給我起了個好聽的名字：秀麗隱桿線蟲。
不是吹牛，我是天生的“航天員”。在空間生命科學領域，我的家族可謂聲名遠播。從1975年開始，我的同類就先后搭載美國國家航空航天局的航天飛機邀游太空。
為什么選擇我們呢？一是因為我們在-80℃長期凍存后仍能恢復活力，是目前已知的*能低溫凍存的多細胞真核動物。我在逆境時進入休眠期，像熊冬眠一樣，不發育、不吃東西，時間可以長達2個月左右。二是我們基因組很小，僅為人類基因組的3%，但有約40%的基因與人類同源。據科學家們說，我們身上很多調控發育的基因和人類很相似，一旦研究清楚在空間輻射環境或空間輻射和微重力同時存在的環境下，我們的這些基因是如何變化的，將給航天醫學及空間輻射損傷預警做出巨大貢獻。
因此，我們在太空中要接受輻射，再把這些輻射損傷的印記帶回來。所以我們在地面不能有任何損傷，坐飛機時都不能過安檢，臨上太還要在航天城“集訓”兩周，看我們能否順利登艙。
這次上太空，我的“房子”是德國航空航天中心DLR研制的SIMBOX（生物支持系統實驗盒）內的38個小盒子之一，大約18ml。這么小的空間，卻住了十萬伙伴。SIMBOX可不簡單，它的里面安裝了1g的離心裝置，模擬地球的引力。我們分成兩組，分別被裝入在1g的離心機上和附近固定的房子里，有些伙伴只接受空間輻射，有的既接受空間輻射又感受微重力的。當返回地球后，我們就可以被比較分析變化的差別。我們屏住呼吸，停止發育，把空間環境影響的印記盡量留在身上。
接下來我們將繼續配合孫教授課題組，給人類帶來更多驚喜，大家拭目以待吧!（記者 袁于飛）
放線菌勇闖無重力空間
放線菌是“神八”的另一位旅客，它們比縫衣針尖還要小100倍，卻是中科院微生物所黃英教授的心肝寶貝們。
別小瞧了放線菌！知道抗生素吧？70%是放線菌產生的。它們還是環境保衛者——難降解的塑料、化學除草劑、殺蟲劑，可能都是放線菌的“美餐”，只要很短的時間，它們就能消滅這些頑固有機物。
黃英說，這次送上太空的有三種微生物，*種是放線菌里的經典“美人”，它產生的色素像天空般蔚藍，因此叫天藍色鏈霉菌，正是出于顏色易于觀察的原因，它是這次上太空的“模特”；第二種是放線菌里的“新人類”，它生命力旺盛，產生抗生素的能力又強又穩定，它有個暫定的名字叫卷須鏈霉菌C；第三種不是放線菌，叫枯草芽孢桿菌，有些洗衣粉里的酶，就是從它的分泌物中提取的。這次，它的命運是被兩個同伴殺死，從而測試它們在太空環境下的抑菌能力。
放線菌被小心翼翼地放進通用生物培養箱，箱子保持23℃恒溫和恒定的濕度，連空氣成分都是照搬地球的，并且準備了充分的營養物。
送上太空，為什么又模擬地球環境呢？這叫微重力效應實驗。地球引力對生物的影響，經常被人們忽視，但確實存在。比如，樹木之所以能將根深深扎進土地里，就是因為地球引力的影響。對于放線菌而言，沒有了地球引力，又會發生什么樣的變化？這就是送放線菌上太空的原因所在。
此前科研人員曾在地面模擬微重力效應實驗，結果發現它們產生抗生素的周期從1周縮短到4—5天，抗生素的產量也有所增加。
將它們送入太空，就是要看看在真實的微重力環境中，它們會發生什么變化。事實證明，在太空的微重力環境下，放線菌的生長和模擬微重力效應環境下相似，甚至效果更好一些。天藍色鏈霉菌和卷須鏈霉菌C在太空中肆無忌憚的生長，殺死了更多的枯草芽孢桿菌，這說明它們釋放出的抗生素濃度高于地球上的同類。
中科院微生物所接下來的工作，是進一步比對這些從太空中回來的“貴客”們的細微模樣和抑菌能力，分析它們的基因性狀，抓緊讓它們“傳宗接代”，看看下一代中會不會出現更美更壯的“*”。（記者 詹媛）
太空中長出蛋白質
大約10厘米長、4厘米寬、5厘米厚——這個小黑盒就是由神八攜帶的、用于蛋白質晶體生長研究的“秘密武器”。打開這個“秘密武器”，可以看到120個排列整齊、大小一致的“小抽屜”，中科院生物物理所研究員倉懷興解釋說，每個“小抽屜”都裝滿了實驗溶液，實驗溶液中“漂浮”著一根內徑1毫米、長12毫米的玻璃毛細管，毛細管里裝著蛋白質溶液。“我們這個實驗的主要目的，就是要在太空環境中讓蛋白質溶液與實驗溶液發生反應，看看能不能生長出質量更好的蛋白質晶體。”
蛋白質是生命的物質基礎，沒有蛋白質就沒有生命。蛋白質分子是由氨基酸構成的，氨基酸的不同排列方式、也就是蛋白質分子的不同結構導致其產生不同的功能。
“要想知道哪種蛋白質有何功能，必須先了解它的結構。”倉懷興說：“研究蛋白質分子的結構有兩種方法，一是讓其長出晶體，再用X射線照射；二是用核磁共振。”但當蛋白質分子比較大時，“比如一些病毒的蛋白質結構，核磁共振就看不到了。”
研究蛋白質分子結構是學界的熱點。“近些年比較熱門的應用是生物制藥領域，因為很多病毒的外殼都是蛋白質。”倉懷興介紹說，美、日、歐盟等發達國家早就將蛋白質分子送入太空，以便獲得質量更好的蛋白質晶體，從而更加精細地了解蛋白質的結構。“據我了解，到目前為止，大概有25種蛋白質分子的高分辨率結構，是利用在空間實驗中獲得的蛋白質晶體取得的。我相信還有更多，不過很多制藥公司都將其視為機密，在新藥研制成功之前不會對外宣布。”
雖然有120個“小抽屜”，但此次實驗只攜帶了14種蛋白質溶液。倉懷興解釋說：“蛋白質是種很奇怪的物質，不是說兩種溶液相反應就必然能得到晶體，因此我們都做了充分的‘后備’。”倉懷興說，得到的晶體已經被研究人員帶到上海同步輻射光源進一步研究，“很快就會有結果了！”（記者 齊芳）
神八里的綠色植物
“我們利用神八搭載水稻種子，進行高等植物在空間的代謝生物學研究。”中科院植物所的溫曉剛說。水稻是空間生命支持系統中重要的食物來源，也是高等植物研究的模式植物，這是“神八”選擇水稻種子的原因。
這些水稻種子被放置在植物生長容器中，以透光、透氣、不透水的生物膜覆蓋。“這些水稻種子在太空中萌發，生長成水稻幼苗。”溫曉剛說，這些情況與地面上同一溫度、濕度情況下生長的水稻種子進行對比，中科院植物所的研究人員就能夠分析水稻幼苗在空間環境下的生長發育情況，考察空間飛行對植物代謝過程的影響。
溫曉剛說：“經過空間飛行，水稻幼苗生長狀態良好，發芽率達到91%以上，與地面實驗一致。初步的光合生理實驗結果顯示，水稻幼苗在微重力等空間環境下，其光合系統的活性受到一定程度的影響，其中對光系統Ⅰ的影響大于對光系統Ⅱ的影響。”溫曉剛解釋，空間微重力會造成高等植物光合機構葉綠體中的類囊體膜結構發生改變，比如類囊體膜垛疊的基粒組分減少等，這種變化可能對植物光合系統的功能造成一定的影響。“實驗結果正在進行進一步研究分析中。”接下來科學家們將深入分析得到的光合生理數據，并進行水稻幼苗葉片和根尖的亞顯微結構分析，以及水稻葉片的蛋白質組學研究，同時研究空間飛行對水稻幼苗蛋白質組學的影響，特別是與光合作用相關的代謝過程以及與光合能量傳遞相關的蛋白的影響，分析空間環境下植物光合系統的變化規律。（記者 詹媛）
神八中的“生物圈”
如果能在飛船密閉的空間里，建立這樣一個“生物圈”：讓食物產生、氧氣供給、二氧化碳去除和廢物再循環都變成現實，那宇航員們長期居住太空將不再是夢想。神八里就有一項空間簡單密閉生態系統探索研究，我國科學家邁出了在太空自主建立受控生態生命保障系統（簡稱CELSS）的重要一步。
CELSS是生命科學、空間科學、環境科學、自動化和遙感科學諸多高新技術的集成。首先要在空間飛行器上進行模型實驗，積累基本數據。神八飛船上，中科院水生生物研究所的科學家們構建了一個簡單水生態系統，以纖細裸藻和小球藻作為主要生產者，澳洲水泡螺作為主要消費者，同時以自組織形式共培養細菌作為分解者。在硬件設計上，除了提供藻類生長與產氧所需的光源外，還增加了藻類生長密度檢測裝置，即時傳送生長狀態數據進行監控；并以特定的技術進行系統內的氣體傳質分布，增進氣體在不同腔室的傳遞，以期在系統中實現氣體、食物與廢物處理的良性循環。中科院水生生物研究所的李小燕介紹，從目前得到的數據來看，藻與螺的生長都符合預期目標和已知規律，系統中的各要素基本實現自循環、自組織的功能。同時從神舟八號返回的樣品中，可以在生物的空間飛行效應、空間共培養系統的物種相互關系，空間封閉生態系統的結構與功能三個方面剖析出重要的科學信息。（記者 袁于飛）