真技术活!在没有空气和水的太空如何种粮种草!( 二 )
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后来,我们跟厂家了解生产工艺过程,发现在环境注塑过程中加入了一点脱模剂,后续的处理过程中很难把它处理掉,从而影响胚胎的发育。了解情况后,我们便通过抽真空的方式,令吸附在培养盒表面的附着物挥发掉,最后做出一个适合胚胎成长的、类似于小鼠子宫的一个环境。
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美国和日本科学家也做过类似实验,但没有成功,而我们做成了,而且把胚胎在太空中的整个发育过程用显微图像记录下来,科学家可以看得非常清楚,这对科学研究很有帮助。小鼠胚胎的发育是一个不可逆的过程。胚胎解冻之后到形成囊胚,96个小时不可间断。卫星平台允许我们在发射前24小时进行安装,但24小时当中胚胎可能已经开始发育,影响微重力发育过程的研究。所以我们跟卫星平台交流,希望安装时间尽可能晚一点。但那时火箭已经加注了,要承担一定的风险。后来卫星平台允许我们在发射前8小时进行最后的安装,把胚胎样本装到实验装置,再装到卫星上。下图是发射前小鼠两细胞胚胎的状态,入轨后,它在太空中从两细胞变成四细胞、八细胞……逐渐分裂成囊胚。
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这个实验证明太空中能够完成小鼠早期胚胎发育。但发育过程会受到一些影响,科学家也正在对此做进一步的基因组分析。如果将太空中发育的囊胚植入到小鼠母体,是能够长出小老鼠的。我们在地面做了这个实验,小鼠胚胎在培养箱发育成囊胚后,植入小鼠母体,真的生出了小老鼠。
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干细胞太空实验我们在“实践十号”和“天舟一号”上还开展了一些干细胞太空实验。干细胞是一种非常神奇的细胞,它不但能实现自我复制,还能分化成各种各样的功能细胞,比如心脏细胞,还有其他组成人体各种器官的细胞。干细胞研究是一个热点,科学家也想了解干细胞在太空中是否也能正常增殖和分化。我们开发了“实践十号”干细胞箱和“天舟一号”生物反应器来进行实验。
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“实践十号”干细胞箱主要开展造血干细胞和神经干细胞在太空中增殖分化的实验。下图展示了太空中的神经干细胞,它们脱离了重力的约束后变得非常活跃。它会长出各种轴突,用其抓住细胞,形成神经组织。
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神经干细胞像八爪鱼一样,在太空中非常活跃。这个现象非常奇妙,我们在地面做了很多比对实验,都没有看到这样的现象。我们在“天舟一号”上开展了骨细胞和其他干细胞的发育实验。在太空中,宇航员可能会有骨质疏松,骨质会流失。究竟是因为成骨细胞增殖的少了,还是破骨细胞增殖的快了?搞不清楚原因,我们就在太空中进行这些实验。
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还有其他干细胞的分化,比如向心肌细胞分化,向肝脏干细胞分化,或者是胚胎干细胞向生殖细胞分化,在太空能否完成这些过程?我们在“天舟一号”上配置了六台显微镜开展实验。开展太空生命探索主要有两种手段:一是监视太空中的细微变化,检测手段多种多样,显微镜就是其中之一;二是把动植物或者细胞的太空实验样本带回地面,供科学家进一步分析。“实践十号”返回的时候已经是晚上12点了,我们立刻把样品分解出来。科学家非常重视,连夜从内蒙古四子王旗赶到北京进行分析。我们在“实践十号”上还开展了其他一些实验研究,放置了家蚕培养箱、植物培养箱、高级植物培养箱等。
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地球虽然是人类的家园,但我们终将要走出地球,跨向宇宙。所谓“兵马未动,粮草先行”,需要我们开展多种多样的太空生命探索研究。我希望通过这个讲座,激起大家对航天探索的兴趣,更希望有同学未来能加入到我们太空生命研究的队伍。谢谢大家!
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