种在太空

文｜马 迪

如何能够在短时间内选育出优良品种呢？人们把目光投向了天空。

“这是一个人的一小步，却是人类的一大步。”

1969年7月21日凌晨，宇航员阿姆斯特朗和奥尔德林踏上月球表面，留下了脚印、美国国旗和纪念牌，带走了一些岩石样本和6千克的“月球土壤”。

严格来讲，月壤并不能算是真的土壤，它只是岩石的碎屑，不含有机质—月亮上不仅没有嫦娥玉兔，连能种植月桂树的土地都没有。这就是宇宙向我们展示的真面目：空旷、严酷、了无生机，但即使这样，人类仍然没有放弃在太空中培育生命的努力。

从一万多年前农业文明的曙光开始，人类就在不停地对赖以裹腹的农作物进行着人工选育—从杂草一样的野生小麦到现在穗大粒沉的小麦品系，从果粒屈指可数的野生类蜀黍到现代玉米，人们把携带不同优良性状的品系杂交，得到更适合自己的作物。但是，极低的自然突变率和更低的有益突变率，也让这个过程变得极为漫长。如何能够在短时间内选育出优良品种呢？人们把目光投向了天空。

早在人类上天之前，第二次世界大战的硝烟刚刚散去，美国就利用刚刚得到的德国V-2火箭技术和相关人才展开了亚轨道的太空探索。1946-1949期间，新墨西哥州的白沙靶场进行了多次V-2火箭发射，把玉米、种子甚至是猴子送上了天（130-180千米高）。随后的多年间，除了常见的玉米、小麦、黑麦、棉花、豌豆、洋葱、拟南芥等植物的种子，小鼠、松鼠猴、猕猴、狗等动物，许多稀奇古怪的东西也参加了“宇宙旅行团”，比如大肠杆菌、海胆的生殖细胞、果蝇的茧以及人类的血液样本……

这些实验的目的都是为了研究严酷宇宙环境对生物体有什么影响。

除了失重、低温、没有水分和空气之外，太空环境对生物更大的考验在于宇宙射线。所谓宇宙射线，是指宇宙空间中的高能粒子流。对地球表面的生物来说，地球磁场加上大气层双重保护，让人几乎感受不到宇宙射线的影响。但如果是在没有保护的太空中，射线会猛烈撞击生物的微观结构，因此有科学家提出，这种冲击也许会诱发生物的遗传物质变异，产生新的有益突变，“太空育种学”因此诞生。

太空育种的本质就是辐射诱变育种，也就是借用宇宙空间中本来就有的高能射线作为辐射来源，提高突变产生的频率：假如自然状态下每一代作物能随机产生100个不同的突变性状，根据演化原理，其中可能只有1个是有益突变，但如果外界手段干扰DNA的复制过程，让复制产生更多的错误，就有可能获得10000个突变，那么从概率上说其中应该会有100个左右的有益突变可供我们筛选培育。但事实上真的如此吗？答案仍然扑朔迷离。

1984年，挑战者号航天飞机在300英里高的地球轨道上放置了一个“长期暴露装置（LDEF）”实验舱，用来研究各种材料暴露在太空环境中的后果，其中就包括1250万颗番茄种子。这些种子在轨道上运行了近6年后回到地球，研究人员对比后发现，它们在发芽率和果实产出方面和普通的地球种子没有区别。换句话说，太空环境并没有对这些干燥休眠的番茄种子产生多大的影响。

也许仅仅在天上转一圈是不够的，必须生于宇宙、长于宇宙才更能引发突变。1987年，中国发射的第九颗返回式卫星搭载了植物种子和繁殖材料进入太空，后续的类似实验似乎表明，“巡天”之后发育出的植物具有较大的性状变异。2006年，“实践八号”成为了世界上第一颗专门用于农业育种实验的人造卫星；2002年，国际空间站上的星辰号服务舱开始了日本水菜的种植实验；2016年，“天宫二号”太空实验室上完成了拟南芥和水稻两种植物“从种子到种子”的发育实验，也利用分子生物学技术对微重力环境下的植物生理特征做了探究。

和停滞已久的地外载人航行一样，我们的太空生物学研究也仍然处于起步阶段。由于育种人员必须从大量的突变体中筛选极少数品质得到提高的品系，因此，数量稀少的航天育种也是个依靠“运气”的过程—仅靠遨游太空就能获得又大又好的农作物，这个想法还是太天真了。

农业专家指出，被送上太空的农作物种子就被命名“航天育种”，这是一个认识误区，更没有必要炒作其抗病虫害、高营养、高产量的噱头。这些“九天揽月”的种子回到地面后，仍需要像传统诱变育种一样，连续培育几代，绝大部分都是没有突变或者是携带有害突变的植物品系。

实际上，“在太空中种地”的意义不仅在于育种。太空环境能提供稳定的失重，可以作为完美的对照实验，用来探究重力对植物发育到底有什么影响；研究明白如何在飞船上种植粮食，人类才有可能真正地走出地球，开始对宇宙深空的长期探索。此外，未来的宇航时代里，绿色植物也会是漫长航行中不可缺少的环境丰容，帮助我们这个诞生于地球的物种适应太空。深空或许荒凉严酷，但人类终将带着地球上的生机，继续对星辰大海的征服。