此次搭载是中美两国30年来在空间领域的首次合作,具有“破冰”之意义,通过商业合作模式实现中美空间站领域合作,也为中美太空合作开辟了新的途径,开创了中美空间领域合作的新局面。
“小小”载荷开展“大量”研究
本次北理工的空间载荷从关注航天员生命健康切入,延展到空间环境影响微(分子)进化的探索。空间飞行过程中航天员将面临多种健康威胁,其中空间辐射和微重力是导致航天员生理功能失调的重要因素。团队负责人邓玉林介绍到:“在神舟八号载荷实验的研究中,我们发现了在空间环境中DNA变异的一些新现象,从而推断空间环境之于基因突变可能与生物分子进化有着重要的联系。鉴于抗体是人体中较为保守的重要生物学元素,我们提出大胆的创新设想,将抗体编码基因片段作为研究空间环境对分子进化影响的模型,开展了此次空间实验。”
据团队主要成员北京理工大学生命学院副教授李晓琼介绍,此次载荷是采用微型微流控PCR仪,对抗体DNA片段进行在轨飞行状态下的基因扩增,来模拟人类生命的延续与发展。在空间飞行结束后,分析基因突变规律,进而探讨空间辐射及微重力环境下的基因诱变机理。
“这是一项基础性生命科学研究,具有重大的科学意义。团队在国际上首次利用空间环境开展‘微进化’研究,一方面有助于我们认识空间环境对于生物进化规律的影响,另一方面当我们掌握基因突变规律,对其做出相应改变和修饰,以更好的适应环境,对预防和控制疾病有着重要意义,对人类发展具有重要的影响。”团队成员生命学院王睿博士介绍到。
此次空间实验不仅具有理论上的创新,在技术上也做出了多种新的探索。据介绍,团队利用微流控芯片模拟人体发育过程,利用扩增技术模拟细胞中基因复制,实现对生命扩增与发展的动态过程模拟,从而掌握环境对基因扩增的影响;同时,团队突破了在太空变温条件下实现基因扩增的技术难题,“温度过高会给芯片带来巨大的压力,容易产生破裂。2011年‘神八’搭载时,我们就攻克了这项难关——用微流控芯片来实现变温PCR扩增技术,在‘狭小’的载荷仪器中,开展‘大量’的科学研究。”李晓琼说。本次搭载共有两组、12块芯片,60个通道,将对20个基因在空间环境下进行突变规律的研究。“能在体积如此严苛的载荷条件下,实现20种基因的突变规律研究,这一技术在国际上也是领先的。”王睿说。