中國太空站第五批實驗樣品展開研究探索太空輻射暴露實驗新發現。(大陸央視)
中國太空站第五批實驗樣品展開研究探索太空輻射暴露實驗新發現。(大陸央視)

大陸央視新聞14日報導,神舟十六號載人太空船不久前順利返回地球,帶回中國太空站第五批22種樣品,交付科學家展開科學實驗,其中,為探索太空對有機體影響,中國太空站夢天實驗艙艙外的生物學暴露實驗裝置,是由大連海事大學設計,並聯合中國科學院國家太空科學中心共同研製。隨著實驗樣品返回交付,顯示該裝置已順利完成「艙外安裝—實驗—回收艙內—再出艙」及第一批生物學暴露實驗樣品返回的全流程工作。

報導稱,在大連海事大學環境系統生物研究所,科研團隊正對實驗樣品對比分析,包括4個線蟲實驗盒、1個微生物實驗盒和3個植物種子實驗盒。其中線蟲樣品盒共含有野生型和10多個不同突變株的秀麗隱桿線蟲。這種線蟲最大僅僅能長到1毫米,因其個體小、生活周期短、後代數量多、易於太空搭載培養、便於進行遺傳操作等優點,被認為是太空生命科學研究中的重要模式生物,可以用來探索太空環境對機體的生長、發育、生殖、運動、衰老等方面的影響與作用機制。

大連海事大學環境系統生物學研究所副教授王巍說,這次也是首批回來的樣品實現了在軌長達五個半月的暴露,返回地面之後,首先要看能不能夠存活下來,再一個是根據各個科學的目標去分析這些樣品,去看在經過這麼長期並且是綜合性太空環境回來後會是什麼樣的狀態。

大連海事大學環境系統生物學研究所教授趙磊稱,課題組主要關心的是在長期的艙外暴露條件下,看這個太空輻射對這個秀麗隱桿線蟲的一些損傷效應、修復機制,以及如何使用一些藥物去緩解損傷。

趙磊介紹,通過研製艙外暴露平台並進行一系列暴露實驗,目的就是要實現太空輻射損傷評估與預警,並研發新型抗輻射藥物,來降低太空輻射損傷及健康風險等。

趙磊表示,團隊發現在這個秀麗隱桿線蟲的體內,出現了明顯的DNA的損傷以及相關分子的變化。除此之外,在這個基礎上也篩選到了一種抗輻射的藥物,用了這個抗輻射藥物之後,就發現其壽命和生殖的改變,損傷效應會出現一些緩解現象。

向外太空探索是人類追求的目標,艙外的暴露科學實驗就顯得尤為重要。今年6月,中國太空站首次開展艙外輻射生物學暴露實驗。利用這個生物學暴露實驗裝置,究竟可以展開哪些科學實驗呢?

太空輻射生物學暴露實驗裝置可用於開展太空粒子輻射、微重力等環境要素對不同物種產生的生物學效應機制的研究,裝置內設計了13個裝載生物材料樣品的實驗單元,可適用於植物種子、微生物孢子、休眠的小型動物等生物樣品的長期暴露實驗。裝置還通過創新技術,在世界上首次實現了在軌觀測不同線蟲個體全生命周期在太空的生長、發育、組織器官及分子標誌物的變化。

大連海事大學環境系統生物學研究所副教授鍾潤濤指出,對於線蟲的控制,還有對線蟲拍照錄影,所有的這些指令,都可以在地面操作,根據實驗流程開展在軌實驗。

王巍稱,團隊就設計了一個既可以在軌觀測這個生物樣品生長發育的系統,同時還可以即時傳回地面的這樣一個數據。直接就可以天地即時地控制,並可發現會有什麼樣生物學變化。

專家介紹,利用太空站暴露平台進行生物學實驗,將為人體生物體輻射損傷、遺傳變異、輻射防護藥品製備,以及輻射風險生物學評估提供技術支撐,對中國太空人在軌長期生存、載人登月等具有重要意義,還可以對核醫學、放射醫學等研究提供重要支撐。

大連海事大學環境系統生物學研究所教授孫野青分析,太空輻射環境複雜,比如說像核電站洩漏,在環境中也是一個長時間暴露,這種暴露往往拿不到地面對照樣品。但太空實驗可以做成長時間在太空輻射環境暴露,及跟地面對照比較,這樣拿到數據就能完全反演到地面,一旦出現這樣事故,怎麼樣去防護、怎麼樣預警,對於將來地面輻射風險防護是有用的。

太空站艙外環境具有溫差大、高真空、高能輻射等特點,要求艙外暴露實驗裝置的設計首先能夠維持很強的穩定性,同時還要能夠為內部所搭載的生命科學實驗提供一系列的生命安全保障條件,可以說是一個系統性的工程。

王巍說,首先就是要選適合太空搭載的科學實驗樣品,尤其是抗逆性比較強的,就比如說植物種子、孢子類,沒有太多生命安全保障要求,可以長期滿足實驗。第二個層次是要去比較常規在實驗室裡做實驗的條件,以及在外太空暴露時候裝置提供的條件之間是不是能夠匹配、能夠滿足,這樣的話才能夠將樣品發送到外太空後續實驗。

大連海事大學環境系統生物學研究所副教授張萌指出,從這次神舟十六號返回的樣品盒也看到,都禁受住了火箭上下行及在太空船中的長期暴露,樣品裝置可保證樣品在5到20℃範圍內。上天之後,還可以更精確地來控制溫度,氣壓也是在1到0.8個大氣壓之間,使得對地球上的生物更加友好,讓更多實驗可在暴露平台上開展。

太空輻射生物學暴露裝置雖然體積不大,但卻是一個系統性工程,包含生物培養、輻射測量、線上觀測等多個子系統,各系統協調配合,確保在軌實驗順利進行。

孫野青指出,實際上每一年都根據上行的太空船會有上行不同的科學樣品,所以實際上根據這個技術發展,還可以更新。目前做模式動物只做了線蟲,將來還可用其他模式動物,可以即時在軌監測,都是有條件可以更新,如果登陸月球,需要重量更低、功耗更小、更自動化,都可以在這地方做驗證。

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