事件回放
在11月17日返回的“神舟八號”飛船上,開展了17項空間生命科學實驗,其中,中科院微生物所微生物資源前期開發國家重點實驗室黃英研究組就承擔了其中“微生物在空間的生長與代謝研究”課題。
據悉,為了準備這次太空搭載,黃英研究員及助手於10月15日即攜帶樣品和實驗器具飛赴酒泉衛星發射中心。微生物樣品於發射前10小時順利交付總體部驗收並裝載到德方研製的通用生物培養箱中。11月1日飛船發射成功後,他們迅速隨試驗隊轉場回到北京,並於11月2日在北京航天城順利完成地麵比對實驗樣品的裝載。
用於此次空間生命科學實驗的微生物菌株包括經典的天藍色鏈黴菌、枯草芽孢杆菌等5株細菌,以固體培養、液體培養、純培養、混合培養等方式搭載“神八”升空。在曆經了16.5天的太空之旅和兩次飛行器交會對接之後,所有微生物樣品均成功回收,實現了微生物在太空中的液體透氣培養。目前,課題組人員正著手開展回收樣品的表型、轉錄組和基因組學分析,以期探索微生物對空間微重力環境的響應特征和機製。
日前,中國科學院微生物研究所黃英研究員接受了本報記者的專訪。
選擇
鏈黴菌比較容易用來研究
這次帶了5株微生物上去,除了1株枯草芽孢杆菌,其餘的4株都是鏈黴菌,包括天藍色鏈黴菌、我們自己分離的一種鏈黴菌、以及它們的突變株。鏈黴菌以前常被誤認為是黴菌,即一種真菌,但是其實它沒有細胞核,是一種細菌。假如帶真菌上去,真菌孢子如果漂浮到太空艙裏麵,就可能會粘附在設備上,產生黴斑,這顯然不現實。真菌中的酵母不存在這個問題,但酵母菌在這方麵的研究國外已經有報道了。
選擇鏈黴菌有特別的意義,第一,大多數鏈黴菌對人類來說是一種有益的微生物,臨床上應用的70%的抗生素都來自於它,微生物來源的生物活性物質中,大約一半是由鏈黴菌產生的;其次,鏈黴菌的生長過程有點類似於真菌,有著比較清晰的發育分化過程,但它的基因組比真菌小得多,比較容易用來研究,可以作為一種模式生物來分析,是研究微生物發育分化的良好生物學材料。
枯草芽孢杆菌也是對人類非常有用的一種微生物,能產生多種活性物質和酶類,如生活中用到的洗衣粉中的堿性蛋白酶等。它能分化產生芽孢,生存能力強,跟鏈黴菌一樣,都是屬於適應性很強的微生物。除了分泌不一樣的生物活性物質,把兩種微生物放在一樣培養,能夠通過互相之間的信息交流,創造性地產生兩種微生物各自單獨培養不能產生的活性物質。
目的
找出微重力環境下的突變株
主要目的是觀察微生物在上天後,它們的生命過程在特定的環境中會有什麽樣的改變。尤其是太空艙中的微重力環境對於微生物的生長代謝,和地球的重力環境相比,有什麽樣的不同;其次是太空中的各種射線輻射,可能會讓這些微生物發生基因突變,這些突變可能會產生一些在地球環境下不能分離出來的菌株,某些突變菌株可能有很好的應用前景。
目前,在太空環境中開展微生物學研究的國家還不多,我們的研究屬於世界前沿性課題。美國國家航空航天局主要是研究微生物對宇航員的影響。我們也是第一次成功地將微生物樣品送上太空艙後又成功地收回。目前有些國家,包括我們國家也提出了“空間製藥”的概念,也有一些公司在做,但不多,技術條件還不成熟,太空搭載資源也非常有限,更何況,地麵條件下的微生物製藥還研究不過來呢,主要是指基因工程方麵的研究。
安全
專門生物膜能“透氣不透水”
這得感謝這次中德合作!這次使用了德宇航研製的一種專門的生物膜,能夠做到“透氣不透水”。由於搭載微生物是耗氧的,氣體可以通過這些生物膜進入到培養基中,而培養液和微生物本身卻不能透過膜擴散到太空艙的環境中去,從而防止了對太空艙可能的汙染。
發現
搭載菌株生長更旺盛
由於需要在實驗室進行後續研究,具體的研究分析成果要較長時間才能出來。但我們已經觀察發現鏈黴菌太空搭載菌株的生長比地麵對照組明顯要旺盛,或者說超前,跟我們前期在實驗室用回轉器模擬微重力效應的生長情況有些相似,這也預示著太空微重力的特定條件,對微生物的生長代謝產生了影響。
展望
實驗室擴大到抽屜大
下一次上天可能會在2014年天宮二號發射以後。這一次我們的微生物“實驗室”也就一個煙盒大,目前我們正在積極申報載人空間站應用係統的項目,預計在將來的空間站裏,我們的“實驗室”會增加到一個課桌抽屜的大小,到時我們可以帶入更多的微生物樣本,可以觀測到不同樣本的實時生長狀況。
(來源:北京晚報)
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