神八实验揭秘太空中长出蛋白质
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。
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。