神八微重力实验.docx

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神八微重力实验

神八实验揭秘:

线虫受辐射太空中长蛋白质

11月18日凌晨，神舟八号飞船搭载的生物培养箱在神八落地后几乎是刻不容缓地被送回北京。

据介绍，培养箱中装载样品33种，开展了17项空间生命科学实验。

如今实验有了什么进展？

我们就从中选取几项实验，介绍给您——

　　神八实验揭秘

　　线虫的太空之旅

　　我是一条线虫,但不是你想象中的寄生虫，你可以叫我的英文名字：

C.elegans。

我坐着神八飞船，在太空进行了长达十六天半的旅行。

　　自然状态下，我生活在泥土中，以细菌为食。

成年后身长约1毫米，人类在显微镜下才能看清。

我通体透明，长得不好看。

可大连海事大学环境系统生物学研究所孙野青教授和同事们，却常夸我是“可爱美丽的小天使”，还给我起了个好听的名字：

秀丽隐杆线虫。

　　不是吹牛，我是天生的“航天员”。

在空间生命科学领域，我的家族可谓声名远播。

从1975年开始，我的同类就先后搭载美国国家航空航天局的航天飞机邀游太空。

　　为什么选择我们呢？

一是因为我们在-80℃长期冻存后仍能恢复活力，是目前已知的唯一能低温冻存的多细胞真核动物。

我在逆境时进入休眠期，像熊冬眠一样，不发育、不吃东西，时间可以长达2个月左右。

二是我们基因组很小，仅为人类基因组的3%，但有约40%的基因与人类同源。

据科学家们说，我们身上很多调控发育的基因和人类很相似，一旦研究清楚在空间辐射环境或空间辐射和微重力同时存在的环境下，我们的这些基因是如何变化的，将给航天医学及空间辐射损伤预警做出巨大贡献。

　　因此，我们在太空中要接受辐射，再把这些辐射损伤的印记带回来。

所以我们在地面不能有任何损伤，坐飞机时都不能过安检，临上太空前还要在航天城“集训”两周，看我们能否顺利登舱。

　　这次上太空，我的“房子”是德国航空航天中心DLR研制的SIMBOX（生物支持系统实验盒）内的38个小盒子之一，大约18ml。

这么小的空间，却住了十万伙伴。

SIMBOX可不简单，它的里面安装了1g的离心装置，模拟地球的引力。

我们分成两组，分别被装入在1g的离心机上和附近固定的房子里，有些伙伴只接受空间辐射，有的既接受空间辐射又感受微重力的。

当返回地球后，我们就可以被比较分析变化的差别。

我们屏住呼吸，停止发育，把空间环境影响的印记尽量留在身上。

　　接下来我们将继续配合孙教授课题组，给人类带来更多惊喜，大家拭目以待吧!

（记者袁于飞）

蛋白质晶体在地面（上图）与太空中（下图）的析出情况对比

放线菌勇闯无重力空间

　　放线菌是“神八”的另一位旅客，它们比缝衣针尖还要小100倍，却是中科院微生物所黄英教授的心肝宝贝们。

　　别小瞧了放线菌！

知道抗生素吧？

70%是放线菌产生的。

它们还是环境保卫者——难降解的塑料、化学除草剂、杀虫剂，可能都是放线菌的“美餐”，只要很短的时间，它们就能消灭这些顽固有机物。

　　黄英说，这次送上太空的有三种微生物，第一种是放线菌里的经典“美人”，它产生的色素像天空般蔚蓝，因此叫天蓝色链霉菌，正是出于颜色易于观察的原因，它是这次上太空的首选“模特”；第二种是放线菌里的“新人类”，它生命力旺盛，产生抗生素的能力又强又稳定，它有个暂定的名字叫卷须链霉菌C；第三种不是放线菌，叫枯草芽孢杆菌，有些洗衣粉里的酶，就是从它的分泌物中提取的。

这次，它的命运是被两个同伴杀死，从而测试它们在太空环境下的抑菌能力。

　　放线菌被小心翼翼地放进通用生物培养箱，箱子保持23℃恒温和恒定的湿度，连空气成分都是照搬地球的，并且准备了充分的营养物。

　　送上太空，为什么又模拟地球环境呢？

这叫微重力效应实验。

地球引力对生物的影响，经常被人们忽视，但确实存在。

比如，树木之所以能将根深深扎进土地里，就是因为地球引力的影响。

对于放线菌而言，没有了地球引力，又会发生什么样的变化？

这就是送放线菌上太空的原因所在。

　　此前科研人员曾在地面模拟微重力效应实验，结果发现它们产生抗生素的周期从1周缩短到4—5天，抗生素的产量也有所增加。

　　将它们送入太空，就是要看看在真实的微重力环境中，它们会发生什么变化。

事实证明，在太空的微重力环境下，放线菌的生长和模拟微重力效应环境下相似，甚至效果更好一些。

天蓝色链霉菌和卷须链霉菌C在太空中肆无忌惮的生长，杀死了更多的枯草芽孢杆菌，这说明它们释放出的抗生素浓度高于地球上的同类。

　　中科院微生物所接下来的工作，是进一步比对这些从太空中回来的“贵客”们的细微模样和抑菌能力，分析它们的基因性状，抓紧让它们“传宗接代”，看看下一代中会不会出现更美更壮的“佼佼者”。

（记者詹媛）

　　太空中长出蛋白质

　　大约10厘米长、4厘米宽、5厘米厚——这个小黑盒就是由神八携带的、用于蛋白质晶体生长研究的“秘密武器”。

打开这个“秘密武器”，可以看到120个排列整齐、大小一致的“小抽屉”，中科院生物物理所研究员仓怀兴解释说，每个“小抽屉”都装满了实验溶液，实验溶液中“漂浮”着一根内径1毫米、长12毫米的玻璃毛细管，毛细管里装着蛋白质溶液。

“我们这个实验的主要目的，就是要在太空环境中让蛋白质溶液与实验溶液发生反应，看看能不能生长出质量更好的蛋白质晶体。

”

　　蛋白质是生命的物质基础，没有蛋白质就没有生命。

蛋白质分子是由氨基酸构成的，氨基酸的不同排列方式、也就是蛋白质分子的不同结构导致其产生不同的功能。

　　“要想知道哪种蛋白质有何功能，必须先了解它的结构。

”仓怀兴说：

“研究蛋白质分子的结构有两种方法，一是让其长出晶体，再用X射线照射；二是用核磁共振。

”但当蛋白质分子比较大时，“比如一些病毒的蛋白质结构，核磁共振就看不到了。

”

　　研究蛋白质分子结构是国际学界的热点。

“近些年比较热门的应用是生物制药领域，因为很多病毒的外壳都是蛋白质。

”仓怀兴介绍说，美、日、欧盟等发达国家早就将蛋白质分子送入太空，以便获得质量更好的蛋白质晶体，从而更加精细地了解蛋白质的结构。

“据我了解，到目前为止，大概有25种蛋白质分子的高分辨率结构，是利用在空间实验中获得的蛋白质晶体取得的。

我相信还有更多，不过很多制药公司都将其视为机密，在新药研制成功之前不会对外宣布。

”

　　虽然有120个“小抽屉”，但此次实验只携带了14种蛋白质溶液。

仓怀兴解释说：

“蛋白质是种很奇怪的物质，不是说两种溶液相反应就必然能得到晶体，因此我们都做了充分的‘后备’。

”仓怀兴说，得到的晶体已经被研究人员带到上海同步辐射光源进一步研究，“很快就会有结果了！

”（记者齐芳）

神八里的绿色植物

　　“我们利用神八搭载水稻种子，进行高等植物在空间的代谢生物学研究。

”中科院植物所的温晓刚说。

水稻是空间生命支持系统中重要的食物来源，也是高等植物研究的模式植物，这是“神八”选择水稻种子的原因。

　　这些水稻种子被放置在植物生长容器中，以透光、透气、不透水的生物膜覆盖。

“这些水稻种子在太空中萌发，生长成水稻幼苗。

”温晓刚说，这些情况与地面上同一温度、湿度情况下生长的水稻种子进行对比，中科院植物所的研究人员就能够分析水稻幼苗在空间环境下的生长发育情况，考察空间飞行对植物代谢过程的影响。

　　温晓刚说：

“经过空间飞行，水稻幼苗生长状态良好，发芽率达到91%以上，与地面实验一致。

初步的光合生理实验结果显示，水稻幼苗在微重力等空间环境下，其光合系统的活性受到一定程度的影响，其中对光系统Ⅰ的影响大于对光系统Ⅱ的影响。

”温晓刚解释，空间微重力会造成高等植物光合机构叶绿体中的类囊体膜结构发生改变，比如类囊体膜垛叠的基粒组分减少等，这种变化可能对植物光合系统的功能造成一定的影响。

“实验结果正在进行进一步研究分析中。

”接下来科学家们将深入分析得到的光合生理数据，并进行水稻幼苗叶片和根尖的亚显微结构分析，以及水稻叶片的蛋白质组学研究，同时研究空间飞行对水稻幼苗蛋白质组学的影响，特别是与光合作用相关的代谢过程以及与光合能量传递相关的蛋白的影响，分析空间环境下植物光合系统的变化规律。

（记者詹媛）

　　神八中的“生物圈”

　　如果能在飞船密闭的空间里，建立这样一个“生物圈”：

让食物产生、氧气供给、二氧化碳去除和废物再循环都变成现实，那宇航员们长期居住太空将不再是梦想。

神八里就有一项空间简单密闭生态系统探索研究，我国科学家迈出了在太空自主建立受控生态生命保障系统（简称CELSS）的重要一步。

　　CELSS是生命科学、空间科学、环境科学、自动化和遥感科学诸多高新技术的集成。

首先要在空间飞行器上进行模型实验，积累基本数据。

神八飞船上，中科院水生生物研究所的科学家们构建了一个简单水生态系统，以纤细裸藻和小球藻作为主要生产者，澳洲水泡螺作为主要消费者，同时以自组织形式共培养细菌作为分解者。

在硬件设计上，除了提供藻类生长与产氧所需的光源外，还增加了藻类生长密度检测装置，即时传送生长状态数据进行监控；并以特定的技术进行系统内的气体传质分布，增进气体在不同腔室的传递，以期在系统中实现气体、食物与废物处理的良性循环。

中科院水生生物研究所的李小燕介绍，从目前得到的数据来看，藻与螺的生长都符合预期目标和已知规律，系统中的各要素基本实现自循环、自组织的功能。

同时从神舟八号返回的样品中，可以在生物的空间飞行效应、空间共培养系统的物种相互关系，空间封闭生态系统的结构与功能三个方面剖析出重要的科学信息。

（记者袁于飞）

神八123种搭载物出舱番茄苗长出果实

神八开舱搭载物亮相番茄苗太空开花结果

2011年11月22日06:

13　来源：

新京报　

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　　身着连体白色防静电服的工作人员从返回舱内取出搭载物品。

昨日，“神八”返回舱开舱仪式在京举行。

钱学森的儿子（左）接过钱老画像。

８瓶太空小西红柿５瓶结果。

万泉小学学生展示自己的绘画《航天之梦》。

　　昨日上午，中国载人航天工程办公室和中国航天科技集团公司举行神舟八号返回舱开舱仪式。

　　中国空间技术研究院工作人员将神八返回舱内8大类123种搭载物品，逐一取出。

　　中国“航天之父”钱学森画像、《锦绣潇湘》系列作品、2009年中美老兵和平论坛《和平颂》书法作品、《番茄试管苗空间开花结实》实验装置、社会公众“梦想芯片”、河南洛阳的牡丹和芍药种子等与飞船同游太空17天的“乘客”逐一亮相。

　　开舱取物后神八还需“放电”

　　昨日，神八开舱发布会现场，中国载人航天工程办公室主任王文宝下达“开舱”指令，工作人员从航科集团副总经理袁军手中接过“开舱钥匙”，乘坐小型云梯来到“神舟八号返回舱”上方。

　　身着连体白色防静电服的工作人员从云梯跨步站立在返回舱顶部，从外向内打开了舱门进入舱内。

大概三四分钟后，工作人员双手将一件白色包裹高高举起，伸出舱外。

　　北京方圆公证处对开舱仪式进行了现场公证。

　　据介绍，开舱取物只是最基本一步。

　　“神八”执行此次任务的用电量少于预期。

为了返回舱安全着想，接下来要把剩余电量放出。

另外还会把返回舱内的科学仪器和数据取出并进行分析。

　　全程公证保证搭载真实可信

　　据相关负责人介绍，神八搭载的都是有意义的项目，“比如少年的太空画，为（推进）航天科普教育的；航天系统大学的签名旗帜，（为激励）报考相关专业的学生更努力学习。

”

　　此外，从组织搭载开始就一直有公证机构和公证员在现场，主要是保证整个搭载的真实可信。

“现在拿航天忽悠的太多了，如今市面上打着航天搭载噱头的企业，90%是假的。

”该负责人说。

　　■背后故事

　　【1】钱学森肖像圆梦太空

　　今年是钱学森诞辰100周年纪念日，钱学森有“中国航天之父”和“火箭之王”的称号，是中国航天事业的奠基者。

　　昨日，神八搭载的两幅“钱学森肖像”取出，一幅是总装备部政治部宣传部文艺创作室的肖像作品，另一幅是江苏非物质文化遗产的传承人专门绘制的刺绣画像。

　　“刺绣画像要送回到父亲生前所在的上海交大，我们正在筹建钱学森图书馆，作为镇馆之宝。

”昨日，钱学森的儿子钱永刚接收了父亲的刺绣画像。

　　另一幅钱学森的中国画将于12月，在军事博物馆进行的纪念钱学森一百周年活动中进行展览。

总装备部政治部宣传部文艺创作室美术创作员何晓云介绍，肖像画，由8个人共同完成，耗时2个月。

“选取这张作品搭载在神八上，也是圆了钱老的航天梦。

”

　　【2】番茄苗太空首次结实

　　昨日，《番茄试管苗空间开花结实》实验装置从舱内取出。

　　这个实验是由中国航天科技集团5院所属的神舟天辰实业公司负责的，该公司空间分子生物学实验室主任鹿金颖说，“实验非常成功！

”

　　培养基中的8瓶番茄试管苗，其中5株开花结果。

果实多数是绿色，一个已经转红了。

　　鹿金颖介绍说，与田间的番茄苗不同，此次采用的是番茄矮化的突变体，正常结出的果实，比大家平时吃的小西红柿小一点，长熟之后是红色的。

　　据悉，在太空空间开花结果植物的例子并不多见。

在中国太空实验中，番茄还是首次开花并结出果实。

鹿金颖表示，未来随着空间站里专门的植物温室的建立，在空间站里吃到新番茄也是可能的。

　　【3】“井底之蛙”太空长见识

　　神八返回舱取出物中，有一幅《航天之梦》的儿童画。

其作者是海淀万泉小学的王正同学，今年九岁半。

太空画中不仅有神八飞船，还有清除宇宙“垃圾”的各种器械。

　　“这里有2只鹦鹉、1只青蛙，我觉得鹦鹉总是被人养着不自由，我想让它看看宇宙；青蛙的意思是‘井底之蛙’见识特别少，让它上天长长见识。

”王正小朋友说。

　　万泉小学校长景晓霞介绍，该校是北京市唯一一所中国空间技术研究院授牌的航天科普基地校，学校向全校3000多个学生征集神八搭载梦想，收回的1000多份梦想中，有小制作、祝福语、绘画等创意，最终挑选了这一幅《航天之梦》。

　　■其他看点

　　●芯片

　　活动现场，存储着42891条公众梦想的“梦想芯片”随“神八”在太空遨游了17天后回到地面，并返回到“携手神八搭载梦想”活动主办方中国航天报社社长冯春萍手中。

据悉，该活动自8月28日起面向公众征集各类梦想，近日，大家可通过活动官方网站查询自己的梦想是否入选。

　　●种子

　　种子已经是太空的“常客”了。

本次神八也搭载了不少种子，包括河南洛阳的牡丹、芍药，一共有6小包，300克共982粒，其中牡丹种子5包，黑、粉、白、红等各种颜色。

中国牡丹芍药协会的常务理事霍志鹏说，从神八带回来的种子将进行航天育种，看是否有新的变化。

　　●刺绣

　　湖南省委省政府的《锦绣潇湘》系列作品，由湖南省湘绣研究所的8位湘绣大师通力合作刺绣完成。

尺幅长为1.98米，高0.36米；绣面长1.6米，高0.18米。

据悉，该画为避免增加图卷的重量，画家坚持用最新颜料，过夜墨汁一律不用，避免沉淀物和颗粒状。

　　■“神八”活动时间表

　　11月1日

　　“神舟八号”飞船在酒泉卫星发射中心成功“零窗口”发射升空；

　　11月3日

　　“神舟八号”飞船与目标飞行器“天宫一号”完美实现首次空间交会对接；

　　11月14日

　　“天宫一号”与“神舟八号”组合体成功分离并完成第二次交会对接试验；

　　11月17日

　　“神舟八号”飞船返回舱在内蒙古中部预定区域返回着陆；

　　11月19日

　　“神舟八号”飞船返回舱顺利运抵北京。