這些“太空特產”將揭示生命科學奧秘

本報記者 陸成寬

斑馬魚培養基、產甲烷古菌、耐輻射微生物、氨基酸……11月4日，一批生命類科學實驗樣品隨神舟十八號飛船順利返回地球。

因生物活性要求，這些“太空特產”被第一時間從着陸場轉運至位於北京的中國科學院空間應用工程與技術中心。作為載人航天工程空間應用系統總體單位，中國科學院空間應用工程與技術中心對返回的生命實驗樣品基本狀態進行檢查確認後，交付科學家開展後續研究。

在太空養斑馬魚

2024年4月25日，由斑馬魚和金魚藻組成的小型水生生態系統搭載神舟十八號進入中國空間站。該系統被安裝在問天艙生命生態櫃開展空間實驗，實驗計劃30天，實際完成了44天的生態系統空間穩定運行。在軌運行期間，航天員進行了三次水樣樣品採集、一次魚食盒更換以及一次魚卵收集盒拆除等操作。

這次實驗實現了我國在空間培養脊椎動物領域的突破，並發現空間環境對斑馬魚的運動行為產生了明顯影響。

“後續，我們將對下行樣品進行詳細分析，同時結合實測數據對水生生態系統進行深入研究，預期將獲得對水生生態系統在空間環境下物質循環機制的新認識。”中國科學院水生生物研究所張憲園博士説道。

三株古菌驗證適應性

在所有古菌中，產甲烷古菌是最引人注目的一類。它們是地球上起源最早的原核微生物之一，能在無氧環境中將有機物降解為甲烷。此次返回的科學實驗樣品中，有三株產甲烷古菌。“我們在太空開展了厭氧古菌輻射損傷與適應性研究，驗證了三株產甲烷古菌在模擬火星重力、空間微重力環境和宇宙輻射條件時的適應性。”清華大學地球系統科學系助理研究員崔奪説，這項研究在太空艙艙內、艙外和地面實驗室同步開展實驗。

艙內樣品利用問天艙生命生態實驗櫃小離心機模塊開展，於2024年1月19日在小離心機安裝好開始實驗，於2024年8月20日從小離心機取出結束實驗。實驗結束後，實驗樣品被放入4℃低温預冷裝置中保存，等待下行。艙外樣品利用夢天艙生命輻射暴露裝置開展，於2024年4月2日開始實驗，9月27日實驗樣品順利回艙，放入4℃低温預冷裝置，等待下行。“接下來，我們將對樣品進行表型、遺傳、轉錄和蛋白水平差異的驗證，期待能揭示火星甲烷產生機制及地外極端環境存在生命的可能性。”崔奪説。

215個極端微生物樣品上天下地

極端微生物可以在太空生存嗎？這個問題的答案，或許即將揭曉。此次，共有215個極端微生物樣品隨神舟十八號返回地球。

“這些樣品中，有些是在自然界極端環境中生存的耐輻射微生物、石生微生物和地衣。它們主要被用來研究生命體在空間環境中的存活極限，探討這些極端環境微生物向外太空拓展的能力，評估地球生命發生星際傳播的可能性，驗證岩石有生源假説，同時挖掘極端環境微生物的各層次抗逆資源。”中國科學院西北生態環境資源研究院副研究員章高森告訴記者。

這批實驗樣品還包括人工極端環境中的微生物，它們採自航天器AIT（總裝集成測試）環境和裝配車間。“我們從分離到的微生物中篩選出耐受惡劣環境能力最強的菌株，把它們與常見航天器材料做成複合結構，來模擬微生物在航天器不同部位的存在狀態。”章高森説，“通過艙外暴露實驗來獲得這些樣品在空間環境的生存極限和耐受性，分析航天材料對微生物的防護特徵，可為深空探測行星保護的技術驗證與實施奠定基礎。”

瞭解重力在生命起源過程中的作用

生命起源相關研究，是回答生命科學一些最深層次問題的關鍵，它不僅涉及生命的本質，還涉及探尋地外生命。

科學家在太空利用氨基酸化學反應模型，分別從微重力以及空間輻射兩個典型的空間環境出發，進行空間生命起源及演化過程中的環境效應探究，以期為地外生命探尋提供實驗及理論支撐。

“這次隨神舟十八號飛船下行的艙內樣品，是繼神舟十六號發射任務後的第三批實驗樣品。此次，我們拓展了受試氨基酸的種類，進一步驗證氨基酸成肽反應的微重力響應，有助於瞭解重力在生命起源過程中的重要作用及潛在分子機制。”廈門大學化學化工學院副教授劉豔説。

此次隨神舟十八號下行的樣品還包括在艙外輻射生物學暴露平台接受宇宙輻射的多種生命的“種子”，即包括氨基酸、核苷在內的多種生命分子以及模擬火星土壤等的礦物質。接下來，科學家將對樣品進行深入研究，以期解答豐富的宇宙射線是否能夠在某種特殊環境下激發生命的“種子”縮合，這將為篩選存在地外生命的潛在地質環境提供重要的實驗依據。