科學(xué)家通過基因分析,發(fā)現(xiàn)了水熊蟲抵抗輻射損傷的獨(dú)門“武器”——損傷抑制蛋白Dsup。他們還發(fā)現(xiàn),這種蛋白放到其他動(dòng)物細(xì)胞里也能同樣起到保護(hù)作用。
太空旅行、火星定居等,是我們“星辰大海”美好愿景中的一部分,但人類畢竟是肉眼凡胎,如何抵抗太空旅行或在其他星球上生活可能受到的傷害呢?最近,有科學(xué)家提出,或許可以將水熊蟲的DNA與人類細(xì)胞相結(jié)合,利用其強(qiáng)大的生存能力,使宇航員更能抵抗太空飛行的有害影響。
水熊蟲究竟是“何方神圣”?其DNA真的能與人類細(xì)胞結(jié)合嗎?對(duì)此,中國航天科工集團(tuán)二院研究員楊宇光對(duì)科技日?qǐng)?bào)記者表示:“將水熊蟲DNA與人類細(xì)胞相結(jié)合并不靠譜,而且還涉及倫理問題。目前,金屬殼體和強(qiáng)磁場屏蔽技術(shù)是宇航員抵御長期太空輻射的主流技術(shù)。”
水熊蟲生命力強(qiáng)有“獨(dú)家武器”
是誰能在零下20攝氏度沉睡30年后成功蘇醒;在150攝氏度高溫下鎮(zhèn)定自若;耐得了太空的真空環(huán)境、扛得住射線侵襲;在6倍于深海壓力的環(huán)境下也能存活?
答案是:水熊蟲!
科學(xué)家已知,水熊蟲是地球上生命力最強(qiáng)的物種,這種動(dòng)物只有約1毫米大小,用顯微鏡才能看清它的樣貌。美國康奈爾大學(xué)遺傳學(xué)家克里斯·梅森對(duì)美國趣味科學(xué)網(wǎng)站指出,水熊蟲是目前已知唯一能在太空環(huán)境中存活的動(dòng)物。
那么,水熊蟲耐受各種極端環(huán)境的“秘密武器”是什么呢?
科學(xué)家通過研究發(fā)現(xiàn),相比其他動(dòng)物,水熊蟲具有更多超氧化物歧化酶基因,以及更多拷貝的MRE11基因,這些基因可以幫助減輕氧化損傷、修復(fù)DNA,從而起到保護(hù)作用。此外,水熊蟲體內(nèi)還缺少一些與環(huán)境應(yīng)激有關(guān)的基因,這可能也有助于它們適應(yīng)惡劣環(huán)境。
另據(jù)英國《自然》雜志網(wǎng)站2016年9月20日?qǐng)?bào)道,日本科學(xué)家通過基因分析,發(fā)現(xiàn)了水熊蟲抵抗輻射損傷的一個(gè)獨(dú)門“武器”——損傷抑制蛋白Dsup,它可以顯著減少水熊蟲DNA在遭受X射線照射時(shí)的損傷。
研究人員還發(fā)現(xiàn),這種蛋白放到其他動(dòng)物細(xì)胞里也同樣能起到保護(hù)作用。他們讓實(shí)驗(yàn)室里培養(yǎng)的人源細(xì)胞也表達(dá)了這種蛋白,結(jié)果與沒有這種“護(hù)盾”的普通細(xì)胞相比,表達(dá)了Dsup蛋白的細(xì)胞在接受X射線輻射后,仍保持了一定的細(xì)胞活性和增殖能力,其DNA損傷也比對(duì)照組減輕了40%。
“人蟲結(jié)合”不靠譜且涉?zhèn)惱韱栴}
梅森團(tuán)隊(duì)打算在上述研究結(jié)論的基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究,他表示,未來可將水熊蟲的DNA和人類細(xì)胞結(jié)合,幫助宇航員長時(shí)間抵御太空輻射的侵襲。
趣味科學(xué)網(wǎng)在報(bào)道中指出,研究顯示,宇航員太空旅行面臨的主要健康問題之一是輻射暴露。如果科學(xué)家能找到一種幫助人體細(xì)胞抵御輻射影響的方法,那宇航員就能在太空中更健康地生活更長時(shí)間。而且,在理論上,這種技術(shù)也可以用來減少癌癥治療過程中輻射對(duì)健康細(xì)胞的影響。
盡管梅森對(duì)將水熊蟲DNA與人類細(xì)胞結(jié)合信心滿滿,但楊宇光對(duì)記者一針見血地指出:“這事不靠譜,而且涉及倫理問題。”
楊宇光解釋說:“水熊蟲之所以能夠耐受如此惡劣的環(huán)境,除了上面所述的基因原因,很大程度上是因?yàn)槠潴w型小。”生物物理學(xué)告訴我們,如此微小的水熊蟲和另一個(gè)大的物體比如人,在真空下的受力狀態(tài),包括能夠承受的力、內(nèi)外壓力之間的關(guān)系等,都是不一樣的。就像跳蚤體長0.5—3毫米,卻能跳出350毫米的高度,相當(dāng)于身體長度的100多倍,如果人類具備跳蚤的跳躍能力,就能跳到340米左右的高度嗎?這顯然是不可能做到的。“同理,如果將水熊蟲等比例放大到人的大小,它一樣無法抵抗真空環(huán)境。”楊宇光說。
此外,梅森表示,如果基因工程能使人類更安全地居住在火星上,而不影響他們?cè)诘厍蛏系纳?,那這樣的基因工程可能就是合乎倫理的。但楊宇光指出:“如果將水熊蟲的DNA與人類細(xì)胞相結(jié)合,那么,擁有外源性DNA的人還算人嗎?這也是一個(gè)值得深思的問題。”
金屬和強(qiáng)磁場是“盾牌”
如果將水熊蟲DNA與人類細(xì)胞結(jié)合的方法不靠譜,那么,有什么辦法可以幫助人類長時(shí)間抵御太空輻射的侵襲呢?
楊宇光介紹說,目前科學(xué)家正在嘗試多種方法,但比較靠譜的是金屬屏蔽技術(shù)以及強(qiáng)磁場屏蔽技術(shù)。
“所謂金屬屏蔽,就是使用比較厚的金屬來制造宇宙飛船的殼體,屏蔽太空輻射,這種方法的缺陷是航天器的‘塊頭’越大,需要的金屬就越多,導(dǎo)致航天器‘體重’增加,發(fā)射成本上升。因此,這一方法適合比較小型的航天器。”
為了減小航天器的尺寸,科學(xué)家提出了讓宇航員“冬眠”的想法。據(jù)介紹,目前,美國國家航空航天局(NASA)、歐洲航天局(ESA)都在研究控制宇航員“冬眠”的載人深空探測技術(shù)。ESA提出了一個(gè)從地球一路睡到火星的載人探測概念,該機(jī)構(gòu)認(rèn)為“可控的‘冬眠’是載人太空飛行中一種改變游戲規(guī)則的技術(shù)”,并成立了專門從事相關(guān)研究的小組,希望使其“夢(mèng)想照進(jìn)現(xiàn)實(shí)”。
楊宇光說:“‘冬眠’的宇航員不需要太大活動(dòng)空間,航天器的體積和質(zhì)量可大幅減小,輻射防護(hù)技術(shù)難度和成本因此得以顯著降低。”但這一技術(shù)目前還只是個(gè)美麗的愿景,并未成為現(xiàn)實(shí)。怎樣保證“冬眠”技術(shù)的安全性——既要絕對(duì)保證宇航員準(zhǔn)時(shí)醒來;又要防止“冬眠”對(duì)宇航員身體造成嚴(yán)重?fù)p傷,都有很多技術(shù)難題需要解決。
至于磁場屏蔽,據(jù)國外媒體報(bào)道,歐洲科學(xué)家目前正計(jì)劃利用磁場包圍宇宙飛船,就像環(huán)繞地球的磁層,保護(hù)宇航員免受太空輻射。這一項(xiàng)目名為“太空輻射超導(dǎo)屏蔽”(SR2S),它能利用超導(dǎo)磁體產(chǎn)生比地球磁層強(qiáng)3000倍的磁場,產(chǎn)生的磁場可改變帶電粒子的路徑,SR2S將圍繞飛船創(chuàng)建一個(gè)30英尺(10米)的宇宙射線偏轉(zhuǎn)力場。
但楊宇光同時(shí)指出,磁場屏蔽方法也是一把雙刃劍,因?yàn)閺?qiáng)磁場本身會(huì)給人體帶來傷害。“如何讓強(qiáng)磁場在更好地抵御輻射的同時(shí)不傷害人體,也是個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。”
從哥倫布發(fā)現(xiàn)新大陸,到人類登上月球,再到出征火星,以及更遙遠(yuǎn)的未來,人類探索宇宙的道路從來都非坦途,但這并不能阻止人類邁向外太空的腳步,“路漫漫其修遠(yuǎn)兮,吾將上下而求索”。隨著新技術(shù)的到來,人類對(duì)于新世界的探索之旅也必將更加暢達(dá)。(記者 劉霞)
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