斑馬魚培養(yǎng)基、產(chǎn)甲烷古菌、耐輻射微生物、氨基酸……11月4日，一批生命類科學(xué)實(shí)驗(yàn)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(chǎn)”被第一時間從著陸場轉(zhuǎn)運(yùn)至位于北京的中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心。作為載人航天工程空間應(yīng)用系統(tǒng)總體單位，中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心對返回的生命實(shí)驗(yàn)樣品基本狀態(tài)進(jìn)行檢查確認(rèn)后，交付科學(xué)家開展后續(xù)研究。

在太空養(yǎng)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(tài)系統(tǒng)搭載神舟十八號進(jìn)入中國空間站。該系統(tǒng)被安裝在問天艙生命生態(tài)柜開展空間實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)計(jì)劃30天，實(shí)際完成了44天的生態(tài)系統(tǒng)空間穩(wěn)定運(yùn)行。在軌運(yùn)行期間，航天員進(jìn)行了三次水樣樣品采集、一次魚食盒更換以及一次魚卵收集盒拆除等操作。

這次實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了我國在空間培養(yǎng)脊椎動物領(lǐng)域的突破，并發(fā)現(xiàn)空間環(huán)境對斑馬魚的運(yùn)動行為產(chǎn)生了明顯影響。

“后續(xù)，我們將對下行樣品進(jìn)行詳細(xì)分析，同時結(jié)合實(shí)測數(shù)據(jù)對水生生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行深入研究，預(yù)期將獲得對水生生態(tài)系統(tǒng)在空間環(huán)境下物質(zhì)循環(huán)機(jī)制的新認(rèn)識。”中國科學(xué)院水生生物研究所張憲園博士說道。

三株古菌驗(yàn)證適應(yīng)性

在所有古菌中，產(chǎn)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(huán)境中將有機(jī)物降解為甲烷。此次返回的科學(xué)實(shí)驗(yàn)樣品中，有三株產(chǎn)甲烷古菌。“我們在太空開展了厭氧古菌輻射損傷與適應(yīng)性研究，驗(yàn)證了三株產(chǎn)甲烷古菌在模擬火星重力、空間微重力環(huán)境和宇宙輻射條件時的適應(yīng)性。”清華大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)系助理研究員崔奪說，這項(xiàng)研究在太空艙艙內(nèi)、艙外和地面實(shí)驗(yàn)室同步開展實(shí)驗(yàn)。

艙內(nèi)樣品利用問天艙生命生態(tài)實(shí)驗(yàn)柜小離心機(jī)模塊開展，于2024年1月19日在小離心機(jī)安裝好開始實(shí)驗(yàn)，于2024年8月20日從小離心機(jī)取出結(jié)束實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，實(shí)驗(yàn)樣品被放入4℃低溫預(yù)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，于2024年4月2日開始實(shí)驗(yàn)，9月27日實(shí)驗(yàn)樣品順利回艙，放入4℃低溫預(yù)冷裝置，等待下行。“接下來，我們將對樣品進(jìn)行表型、遺傳、轉(zhuǎn)錄和蛋白水平差異的驗(yàn)證，期待能揭示火星甲烷產(chǎn)生機(jī)制及地外極端環(huán)境存在生命的可能性。”崔奪說。

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(huán)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(huán)境中的存活極限，探討這些極端環(huán)境微生物向外太空拓展的能力，評估地球生命發(fā)生星際傳播的可能性，驗(yàn)證巖石有生源假說，同時挖掘極端環(huán)境微生物的各層次抗逆資源。”中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院副研究員章高森告訴記者。

這批實(shí)驗(yàn)樣品還包括人工極端環(huán)境中的微生物，它們采自航天器AIT（總裝集成測試）環(huán)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(huán)境能力最強(qiáng)的菌株，把它們與常見航天器材料做成復(fù)合結(jié)構(gòu)，來模擬微生物在航天器不同部位的存在狀態(tài)。”章高森說，“通過艙外暴露實(shí)驗(yàn)來獲得這些樣品在空間環(huán)境的生存極限和耐受性，分析航天材料對微生物的防護(hù)特征，可為深空探測行星保護(hù)的技術(shù)驗(yàn)證與實(shí)施奠定基礎(chǔ)。”

了解重力在生命起源過程中的作用

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

科學(xué)家在太空利用氨基酸化學(xué)反應(yīng)模型，分別從微重力以及空間輻射兩個典型的空間環(huán)境出發(fā)，進(jìn)行空間生命起源及演化過程中的環(huán)境效應(yīng)探究，以期為地外生命探尋提供實(shí)驗(yàn)及理論支撐。

“這次隨神舟十八號飛船下行的艙內(nèi)樣品，是繼神舟十六號發(fā)射任務(wù)后的第三批實(shí)驗(yàn)樣品。此次，我們拓展了受試氨基酸的種類，進(jìn)一步驗(yàn)證氨基酸成肽反應(yīng)的微重力響應(yīng)，有助于了解重力在生命起源過程中的重要作用及潛在分子機(jī)制。”廈門大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院副教授劉艷說。

此次隨神舟十八號下行的樣品還包括在艙外輻射生物學(xué)暴露平臺接受宇宙輻射的多種生命的“種子”，即包括氨基酸、核苷在內(nèi)的多種生命分子以及模擬火星土壤等的礦物質(zhì)。接下來，科學(xué)家將對樣品進(jìn)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(huán)境下激發(fā)生命的“種子”縮合，這將為篩選存在地外生命的潛在地質(zhì)環(huán)境提供重要的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

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