這兩個實驗柜可以完成哪些生物學研究實驗？太空生物學研究又有著什么樣的重要意義？請任務組的相關專家來為大家講解吧。

為什么有兩個生命科學實驗柜？

生命是一個高度有機的復雜系統，一個典型的生命系統中，不同的器官、組織、細胞需要密切配合，才能夠正確地執行生命活動，完成生物的生命周期。而任何生命活動的實現，都依賴于細胞內部發生的細微變化，例如基因的開關、蛋白質的折疊等。

所以，觀察太空環境對生命的影響，有兩種完全相反的出發點：一種是宏觀角度，以生物個體（包括植物、動物等）為對象，開展生物的微重力效應和空間輻射效應研究，以及空間生態生命支持系統基礎研究，揭示微重力對生物個體生長、發育與衰老的影響；另一種是微觀角度，以生物組織、細胞和生化分子等不同層次多類別生物樣品為對象，觀察這些生物樣品在太空環境中的變化和結構特點。

在兩個生命科學實驗柜中，生命生態實驗柜對應著宏觀角度，主要為植物、水生生物、小型模式動物和小型哺乳動物等多類別生物樣品提供相應的培養環境與生命保障。簡單地說，就是一個“太空旅館”，“邀請”一些生物到太空去做客，觀察他們在太空中是否“住得習慣”。

生命生態實驗柜示意圖

生命生態實驗柜示意圖

生命生態實驗柜示意圖

而生物技術實驗柜則對應著微觀角度，支持開展生物技術及應用研究。形象地講，就是把生物組織、細胞和生化分子帶到空間環境中進行培養或反應，通過觀察它們的變化和結構特點，試圖尋找到關于生命最底層邏輯的線索。

生命生態實驗柜：“我在天宮種水稻”

在最初的太空探索過程中，人們多次將老鼠、狗和猩猩等生物送往太空。但這些早期項目大多進行簡單的搭載實驗，不能很好地控制過程參數，往往只能實現簡單的太空環境影響驗證。

為了全面地了解太空環境對于生物整個生命周期的影響，就需要構建一個適宜的生命支持系統，使得生物在其中能夠完成整個生命歷程。現在，我們有了問天實驗艙，可以長時間地在太空中運行，生命生態實驗柜中配置了非常多的相關模塊，用以觀察目標生物樣品在太空微重力環境中的變化。例如，擬南芥、線蟲和果蠅等模式生物樣品就可以在生命生態實驗柜中開展培養實驗，探索太空環境對動植物生長發育等各方面的影響。

而在本柜中開展的水稻培養實驗則更是為我們帶來無限的遐想。本次實驗中，科學家將在太空中實現水稻的萌發、生長、開花、結實等全生命周期的實驗，也就是所謂的“從種子到種子”的實驗研究。可以想象，如果把水稻在太空環境下變化規律研究清楚，那太空農業可能就不再是夢想，未來航天員在深空探測中就可以吃上自己種的食物。

生物技術實驗柜：“雞和蛋就不能一起有嗎？”

生物技術實驗柜中則是另一番景象，在這里的樣品都是需要用顯微鏡才能看到的，因為這個柜子的研究對象，不是動植物個體，而是構成生物的基本單元——生物組織、細胞和生化分子，可開展包括空間細胞培養和組織構建、空間蛋白質結晶、蛋白與核酸共起源、空間生物力學等科學研究。

說起細胞、蛋白質實驗，我們可能會想到電視里見過的高端科研的場景：生物學家在操作一臺臺高端的檢測儀器，旁邊是各種生物樣品。可是，到了空間站的微重力環境中，航天員能否擔負起這樣精細的工作？

說到這里，不得不提到本次生物技術實驗柜的最大亮點：全自動！為了方便實驗操作，該實驗柜在設計中充分體現了全自動的設計理念。例如，細胞組織實驗模塊中，培養單元可以根據需求實現定期的營養液更換，全自動顯微組件安裝在三維平移臺上，可以實現多工位的細胞培養過程顯微觀察和巡檢。航天員只需將培養單元裝載到實驗模塊中，啟動實驗，就可以開展細胞的增殖分化等實驗，并且可以像看電影一樣實時觀察細胞等樣品的變化過程。

這種自動化的設計，為科學家在太空開展許多復雜的空間生命科學實驗提供了技術支持。

在該實驗柜中還將開展蛋白與核酸共起源研究，生命起源是國際上四大前沿科學問題之一。生命的產生和進化是與環境密切相關的，現有生命起源的基本理論與假設都是基于有重力的地球環境。微重力、強輻射等極端空間環境正是生命“地外起源”的生命種子產生的本源環境，也恰好為人類提供了一個原始地球的類似環境。利用空間環境來探索生命起源具有重要的促進作用和現實意義，將為尋找和了解地外生命奠定科學理論基礎。現代生命體中蛋白質的生物合成受遺傳密碼的調控，因此，利用空間站環境，觀察密碼子與氨基酸成肽的對應關系，研究微重力對遺傳信息傳遞的影響，可以更好地理解生命的化學起源分子機制，并為地外生命的探索提供科學依據。

生命作為宇宙中最獨特的存在，一直以來都吸引著無數好奇的科學家夜以繼日地進行豐富多彩的實驗探究。而將生物實驗室搬到太空，觀察離開地球重力影響的環境下的生命活動，對于我們更加深刻地認識生命現象，有著非常重要的意義。問天實驗艙內的這兩組生命科學實驗柜，必將為我們揭示更多生命的奧秘。

（受訪專家：郭林，中國科學院空間應用工程與技術中心；鄭偉波，中國科學院上海技術物理研究所；鄭慧瓊，中國科學院植物生理生態研究所。本文圖片由作者提供。）

責任編輯：胡惠雯