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2015年05月24日 星期日 放大 缩小 默认   
人类探深空 酵母做先锋
凌启渝
■ 计划中的BioSentinel载荷太空遨游
■ NASA的微流控芯片卡,每月放水一点点
  酵母揉入面粉,去做面包,要被烘烤;去做油条,则要被油炸。而最近有些“幸运”酵母,将被送到太空,承受宇宙线的考验。

  这是美国宇航局艾姆斯研究中心的一项任务,目标是研究长期辐射对人体细胞的影响。它有个好莱坞科幻大片般的名字BioSentinel,将是40多年前阿波罗17发射以来,在低地球轨道上的第一个生物实验。而它的结果,有可能改变人类探索太空的方法。

  要让宇航员进入太空深处并安全返回,科学家必须了解人体DNA长期暴露在宇宙辐射中会发生什么。由于载人火星计划可能排上日程表,这样的研究成为人类在深太空生活的关键准备工作。

  宇航员斯科特·凯利现在在国际空间站上,计划逗留一年。在这里,地球上很幸运地拥有的磁层保护大打折扣,他将暴露在宇宙辐射之中,宇宙射线来自于宇宙超新星、黑洞、伽玛射线暴,等等。长期暴露在辐射中对DNA的破坏令人难以置信;这些高能量的带电粒子可能导致DNA的双螺旋结构裂为两半。NASA科学家希望借助BioSentinal了解,不同类型的辐射如何引发这些断裂,以及细胞能否在穿越星际空间中修复。

  由于任务设定为18个月,以衡量辐射的长期影响。所以人体细胞就不合适了,因为它们需要不断维护。科学家们转向一个最有用、地球上最丰富的微生物之一:酵母。

  厨房中特别有用的酵母也是实验室的常客,更是第一个进行过全基因组测序的复杂有机体。酿酒酵母是生物学家进行辐射测试的理想工具,其DNA修复机制与人类细胞相似;而它的基因组明显偏小,细胞每2小时复制一次(人类细胞约为12小时),更方便于代际改变的研究。

  酵母还可以长时间干燥存储,再放进水里激活。美国宇航局就是借用这个原理,设计了18个月后启动的实验装置。酵母容器由多盒构成,逐个“启动”。每个月有一个盒进水,“唤醒”经受一段时间深空辐射的酵母。附图是BioSentinel微流控芯片卡,管的就是每月“放水”一次。BioSentinel的装置将是完全相同的三胞胎,一个在太空,两个留地球,形成对照组。

  BioSentinel将搭乘称为有史以来最强大火箭的EM-1升空。EM-1将猎户座乘员舱送入太空后,将容纳休眠酵母的BioSentinel载荷舱释放到绕太阳轨道。BioSentinel载荷将借助其冷气推进器和太阳能电池板,保持在日心轨道。那时候,酵母会陆续被灌水,苏醒过来,上班工作。

  “使用酵母对科学家来说好处多多。我们能安排它们在不同温度下成长,修改它们的基因。”BioSentinel的科学家塞尔吉奥博士说。使用采自BioSentinel的数据,NASA研究人员将支持甚至超越火星的探索,比如去到木卫二等。

  还有一件事也是肯定的,这些酵母将去的地方是酵母从来没有去过的。  凌启渝

     
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