“神舟”号上的生命研究

沈羡云

从20世纪50年代末，我国就进行了空间生命科学研究，尤其是发射“神舟”号系列飞船后，在飞船上搭载了通用生物学培养箱、蛋白质结晶装置、动植物细胞融合装置等进行空间生命科学实验的设备，更是利用一切可能条件，进行了大量的空间生物医学实验。1999年发射的“神舟”1号，开启系统研究“太空诱变育种”的序幕：从“神舟”2号到“神舟”6号，生命科学研究的内容逐渐增加，从对动植物空间生物学效应和空间生物学技术的研究，发展到对人生理效应和医学的研究。

太空育种

“神舟”号载人飞船的发射，为我国的太空育种实验作出了巨大贡献。由于搭载种子不需要航天员在飞行中操作，不会影响飞船的技术状态和主要任务，并且其重量轻、占的空间位置不大，因此在“神舟”号上可以搭载更多的植物种子并进行有关的实验。自1999年发射“神舟”1号以来，在6艘“神舟”号飞船中都搭载了植物种子，甚至搭载了试管苗。在“神舟”号飞船中先后将各种农作物、蔬菜、中草药、树种等种子送入太空。

目前，世界上只有美国、俄罗斯和中国成功地进行了卫星或宇宙飞船搭载的“太空育种”研究，美、俄进行的太空育种实验主要是为了解决今后长期飞行中航天员在飞船和进入其他星球时食物供应和维持座舱环境的问题，而我国的太空育种是为了解决地球上人类生活问题。中国太空育种品种之多、范围之广、成就之大是世界上其他国家无法相比的。因此，我国的“太空育种”研究至今仍居世界领先水平。

太空中的细胞“婚礼”

在“神舟”4号上有一个不大的黑色小盒子，别看这个小盒子貌不惊人，它可是我国自行设计和研制的一台细胞电融合仪。在这个小盒子中将举行两场“婚礼”，一对新人是动物细胞，另一对新人是植物细胞。它们结婚后生出来的孩子，将具有其父母的特性。这种方法是很有用的，它们可用于生物制品加工、培育新品种和生物制药。下面我们来看看这两对婚礼是如何进行的。

植物细胞的“婚礼”要做太空中的新人可不容易，动物和植物细胞的新人都是经过地面科研人员精心挑选出来的。这次上天的“新郎”是有液泡的烟草细胞，开的是黄花，“新娘”是脱液泡的革新一号烟草细胞，开的是粉花，估计它们结合后，杂交出的后代开的是黄花，与父亲相同，但它的形状却遗传了母亲的特征。

飞船发射前，科技人员在发射场的实验室里，精心培育了8批烟草苗。为了使“新郎”和“新娘”更健康，能够“生”出更优秀的儿女，直到发射前两天，才从其中一批生长时间为6周的植物苗中提取细胞。提取的“新娘”细胞被去掉细胞壁，以便可以与“新郎”细胞在太空结合。它们结合后产生的新细胞既具有其父母的特征，又可以“青出于蓝而胜于蓝”。这种新细胞对人类很有用，尤其在生物制药方面，可以生产出很多有用的新药。这些新药在地球上是无法生产的，它可以治疗很多病，因此人们对这种新的太空细胞婚礼寄以很大的希望。

动物细胞的“婚礼”在“神舟”4号上，动物细胞的“新郎”是小鼠的B淋巴细胞，这是一种可以产生抗体的细胞，但它有一个致命的缺点，在人体或动物的体外不能进行繁殖，不能传种接代。“新娘”是骨髓瘤细胞，它像人的母亲一样，在体外可以进行无限繁殖。因此，科学家利用它们的各自优势，让它们结合。这样，产生的后代就具有既可以杀病毒，又可以在体外进行无限繁殖的新品种。

在太空中举行动物婚礼要比植物婚礼复杂一些。首先“新郎”是从小鼠的脾脏中提取出来的。为了要使“新郎”具有作战能力，必须先用病毒去“训练”小鼠的淋巴细胞。因此在发射前几个月，科研人员就开始训练了。方法是每隔3周，将带有乙肝病毒的疫苗注射到小鼠体内，使小鼠的淋巴细胞具有产生抗体的能力。一共注射3次。等到发射前，再从小白鼠尾静脉中取血，把血中的“新郎”请出来，将它与“新娘”放到它们的“新房”中，到太空中再为它们举行婚礼。虽然这次实验只需要8只小白鼠，但为了完成这次实验，发射场的实验室内共养了40只小白鼠，另外还有32只在上海备用。

在太空举行细胞婚礼的原因是因为太空中是一种失重环境，所有的细胞都没有重量了，它们在融合液中就很容易结合在一起，这样可以提高它们的生育能力和活力。国际上，在太空中进行这种实验也很少，欧、美各国都把它作为未来空间站的应用问题加以研究。所以，我国这次在“神舟”4号上进行的细胞电融合实验也是属于国际上生物技术的前沿课题。

邀游太空的“模拟人”

“神舟”4号中虽然没有真正的航天员，但也有两个身着太空服的“男性”模拟人，“他们”身高1.70米左右，体重、外形与航天员十分相似，“他们”半仰地躺在返回舱的正中，在“他们”的身上捆绑很多传感器，这些传感器可以记录下飞行过程中飞船座舱中温度、湿度、氧气、压力变化等多种试验数据。在模拟人的口袋里还装了一个特制的仪器，它可以测量飞行中太空的辐射剂量，以了解太空辐射对今后航天员的影响。这两个模拟人责任十分重大，“他们”好像飞机上的黑匣子，返回后能从“他们”的身上获得更多的实验数据，供科学家们参考。

“神舟”4号飞行时，地面的指挥控制中心可以接收到心电、呼吸、体温、血压四项重要的生理指标的信号，这四项生理指标是作为今后观察航天员飞行中身体状态的生理指标。“神舟”4号上的“模拟人”是“死人”，根本不可能发出这些生理信号。那么它们是从哪里来的呢?原来发射前科学家们将人的这些信号录到磁带中，然后装到“神舟”4号的生理遥测系统中，“神舟”4号飞行时，将它们播放出来，发回到地面。“神舟”4号的任务之一是检验这套系统的可靠性。可以想象，如果这套系统不能正常运转，信号发不回来，那么今后地面将无法知道航天员飞行中的身体状态，那有多危险呀!

“神舟”6号上细胞搭载实验

“神舟”6号上科学实验的特点是有两名航天员从返回舱进入轨道舱，可以在里面进行一些有人参与的科学实验。神六上主要是两个方面的实验：一是开展一些功效学方面的实验，例如进行了“在轨干扰力实验”，获得人在失重环境下的运动规律、(力)的表现特性等数据，为下一步设计空间站提供重要依据：二是进行了一些医学方面的实验，例如，观察了航天员在整个飞行过程中生理指标(心电、血压、体温、呼吸)的变化，同时还进行了细胞、分子生物学方面的实验。这些数据将为我国更长时间的飞行奠定基础。

在“神舟”6号上搭载的细胞是心肌细胞和成骨细胞，其中心肌细胞还是世界首次在空间进行的实验。实验的目的是为了了解太空的失重环境对这两种细胞的生长有何影响，揭示心肌细胞和成骨细胞在太空失重条件下的变化机理，以便探讨失重心血管功能障碍和骨丢失的产生机理及防护措施。

此次实验的研究对象——心肌细胞和贴壁伸展的成骨细胞被分为两组(实验组和地面对照组)，它们都被放置在精心设计的24个细胞培养盒中，除了失重环境外，两组细胞培养环境(如压力、温度)完全相同。实验组随“神舟”6号航天员上天，航天员在入轨后，分三个时段操作细胞样品盒，分别对细胞进行激活、固定，地面科研人员也在同样的时间进行同样的操作，待“神舟”6号载人飞船完成使命返回着陆后，科研人员将立即回收搭载的细胞样本运回北京，在航天细胞分子生物学实验室完成多项指标分析。科研人员将利用先进的手段和仪器设备，在细胞上挖掘各种信息，找寻医学防护对抗的措施。

责任编辑：蒲晖