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海报设计:程思琪
作为地球上最大的生物类群 , 微生物被誉为“地球之王” , 在地球上已存在35亿年 , 在生物圈和地球物质循环中发挥着重要作用 。
随着人类航天技术发展 , 地球上的微生物也登上了太空 。 强辐射、微重力、弱磁场、高真空、极度温差、高能粒子辐射等极端特殊的太空环境 , 可以诱导微生物产生基因突变 , 进而影响微生物的生物学性状和功能 。
【强辐射|当微生物从太空归来,可以大显身手……】为了让从太空归来的微生物为人类造福 , “空间微生物学”正方兴未艾 。 据我国空间微生物学家刘长庭教授介绍 , 微生物体积小、培养条件简单、相对于高等生物在空间特殊环境下更易变异 。 空间环境诱变微生物 , 在一定程度上丰富了微生物菌种资源;研究微生物对空间环境的响应 , 有利于微生物技术的发展 。
作为我国空间微生物学开拓者和奠基人 , 自1997年以来 , 刘长庭带领团队开展空间生物医学研究 , 先后进行了神舟八、九、十、十一号飞船 , 天宫一号飞船、天宫二号空间实验室微生物搭载任务 , 进行了众多开拓性研究 。 截至目前 , 已获得国家专利23项 , 实用新型和外观设计专利7项 , 并建立了空间微生物数据中心 。
在刘长庭等一批科学家共同努力下 , 我国空间微生物学取得长足进展 。 与此同时 , 我国空间微生物应用技术也迈出了可喜步伐 , 太空啤酒、太空酸奶、太空化妆品等纷纷面世 。
北京富乐顿空间生物研究院与刘长庭团队合作 , 通过对空间酵母菌进行筛选育种 , 成功获得多株性能优良的突变菌株 , 能在高温和低温中发酵 , 可用于啤酒、葡萄酒、果酒酿造工业的酿酒酵母 。
经过多年培育 , 一种可酿造啤酒的葡萄酒发酵酵母今年已投入生产、成功上市 。 这款用“空间啤酒酵母”生产的“太空啤酒” , 能有效缩短啤酒酿造的时间、改善啤酒风味 , 在啤酒特有的清爽中 , 含有丁香花的香气 。 针对单一纯种酸奶发酵剂 , 该公司还成功筛选出了“空间罗伊氏乳杆菌” , 也正在进行产业化前期准备 。
2013年 , 伽蓝集团与中国航天合作 , 通过神舟十号搭载科研项目进入“太空实验室” , 成功开发出“太空酵母” , 并运用这种酵母开发出“太空化妆品” , 可有效修护太空微重力、强辐射等极端环境引起的航天员肌肤加速衰老 , 促进基底源生蛋白和弹性蛋白大量生成 , 提高航天员肌肤自我修护能力 。 目前 , 伽蓝集团成功研发的多款航天员专用清洁、护肤、化妆用品 , 已搭载天舟二号货运飞船送到了中国空间站 , 供航天员们日常使用 。
利用搭载进行“太空药”的研制 , 也成为我国制药企业关注的热点 。 近年来进行的空间生命飞行实验表明:某些具有医学价值的细胞因子和细胞代谢产物 , 在微重力环境下呈现高浓度分泌 , 展示了空间细胞培养在生物医学及商业等方面的广阔前景 。
经过多年研究 , 刘长庭教授还发现了空间环境下病原微生物遗传变异规律 , 提出空间微生物毒力突变致病理论 。 通过“神舟”系列飞船搭载 , 筛选鉴定出118株空间环境变异毒株 , 并在国内外首次发现空间诱变的肺炎克雷伯菌出现罕见的溶血现象 。
他带领团队经过深入研究 , 初步研究揭示了空间环境对病原菌的作用效应和分子机制 , 特别是致病性和耐药性的变化和产生机制 , 为空间和地面上难治性感染提供了新思路和新靶点;提出空间微生物代谢通路改变相关的制药理论 , 为空间生物制药奠定了理论基础 。
“载人航天是人类认识宇宙、拓展生存空间、开发太空资源的伟大实践 。 随着人类开展太空活动增加和空间搭载技术成熟 , 充分利用空间环境对微生物的多种影响 , 未来我们可以让更多从太空归来的微生物大显身手 , 为造福人类 。 ”刘长庭说 。 (采访人员张建松)
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