他们要把这5个实验“送上天”

文 ｜ 《中国科学报》 记者 冯丽妃

这几天，内蒙古与甘肃交界处的茫茫戈壁滩迎来一拨拨远道而来的客人，他们的目的地是戈壁滩腹地的绿洲——东风航天城，神舟十六号载人飞船即将在这里发射。

5月28日上午9时，《中国科学报》记者走进东风航天城酒泉卫星发射中心，探访中国载人航天空间应用系统发射场试验队，了解飞船发射前的准备工作。

飞船总装测试厂内的布告栏上罗列着各实验组密密麻麻的日程安排，中国科学院空间应用工程与技术中心（以下简称空间应用中心）研究员、空间科学实验顾问仓怀兴指着它告诉记者：“距离神十六发射还有48小时，任务已经到了最后的关键期。”

“神十六共有5个科学实验项目，都属于生物科学领域。”仓怀兴介绍，目前有两个任务已交付，3个待交付。最后一批设备要赶在发射前5个半小时左右装载。

这意味着，仓怀兴和同事要在5月29日晚通宵赶工。

“大部分生物样本具有活性，经不起折腾，要求临近发射时把实验单元装进去。”他解释说。

空间应用中心是中国载人航天工程空间应用系统总体单位，也是中国载人航天工程运行与管理支持中心的依托单位，为载人航天工程总体提供科学、技术和管理的全面支撑。

除与火箭系统、飞船系统、航天员系统等密切配合的管理工程硬件载荷外，仓怀兴所在单位还负责空间实验任务申请指南发布、组织专家评审与立项等，并对实验项目进行全过程管理，保证将入选实验按要求成功送入轨道。

“航天系统是建房子的，我们是装修房子的，也会提供一些家具，然后组织科学家带着锅碗瓢盆来做实验，并对实验进行监督。”他打了一个比方。

仓怀兴已经是空间应用系统领域的一位“老资格”科学家了，他从2002年神舟三号任务开始参与空间科学实验，至今已参与相关任务7次，最近一次是参加5月10日天舟六号货运飞船的发射。那次他和团队成员提前一个月就进入海南文昌发射场，任务完成后的5月13日又马不停蹄跨越大半个中国赶到酒泉发射中心，已经快两个月没有回家了。

临近发射，空间应用中心团队仍在通过各种方式为各个实验单元“保驾护航”。

5月28日上午10时许，试验队项目主管蒋越按照既定时间带着东风航天城基地的医务人员来到总装测试厂区，他们给实验单元的外盒做了新冠病毒核酸检测。“样品会被送到两家不同医院进行检验，确保检测结果。”

戴上橡胶手套、双手喷上消毒水，大连海事大学环境科学与工程学院副教授王巍推开门走进实验室。

此次神十六任务中，动物、植物、细胞、生化等多个生物学实验单元将被送入中国空间站梦天实验舱。大连海事大学教授孙野青牵头承担了其中液态与固态线虫两个项目。

“简单地说，前者是将线虫放在氨基酸、核酸等培养基液中，侧重研究辐射对个体发育的影响；后者是用琼脂糖培养基培育线虫，侧重辐射对群体损伤与防护的研究。”王巍解释。

她参与了其中的液态线虫项目，即把野生型线虫与对辐射敏感或迟钝的突变型线虫（自带荧光）放置在可通过微流体控制其活动的芯片实验盒里，并对其行为进行拍照分析，然后通过荧光变化等评估辐射对线虫全生命周期的影响。

该学院副教授赵磊则参与了固态线虫项目，即将处于滞育状态的道尔期线虫经过神十六上行后转到梦天舱外进行长期空间暴露，以此了解外太空辐射对线虫DNA损伤修复和遗传变异机制的影响，同时进行抗辐射药物筛选与机理研究。

“线虫是非常经典的模式生物，广泛应用于生命科学研究，它跟人的基因组有一定的同源性。我们利用这种模式生物开展空间辐射生物学效应机理研究，寻找用于空间辐射计量的分子标志物，希望为航天员长期在轨的健康保障提供有效的技术支撑。”赵磊说。

中国科学院分子植物科学卓越创新中心研究员蔡伟明牵头的是空间微重力植物生物学相关的项目，这是该课题组第二次通过神舟系列飞船将样品送往中国空间站。上一次是在去年11月通过神舟十五号将一批基因编辑的拟南芥送入问天实验舱。

“上次，我们将样品安放在生命生态柜的植物大型通用培养箱中，利用其相对较大的培养空间，探索微重力下的拟南芥抽薹期植株表型变化的机制。”该团队副研究员徐佩佩介绍，“这次实验将利用我国空间站设置的小离心机模块，在微重力和人造地球重力条件下的比对实验中，鉴别拟南芥种子从萌发到10天幼苗阶段植物响应空间微重力的生物学效应。”

据介绍，大部分植物经过长期演化会进化出特有的重力感应机制，保证植物根系向下、茎叶向上生长。敲除或过表达相关重力感受基因后，该团队通过地面研究发现，拟南芥植株株型和分枝角度都发生了变化，植物株型更加松散，对重力感受能力发生显著缺陷。通过系统研究微重力条件对植物株型的影响，克隆调控植物重力感受信号中的关键基因，可为未来实现精准作物分子设计育种提供理论基础和基因资源。

其他两项研究分别是中国科学院力学研究所（以下简称力学所）研究员龙勉牵头的微重力环境对细胞间相互作用和细胞生长影响的生物力学研究，以及中国科学院院士、厦门大学教授赵玉芬领导的蛋白与核酸共起源及密码子起源的分子进化研究。

在实验室里，力学所高级工程师、肝细胞生物力学团队技术负责人孙树津仍在聚精会神地盯着电脑屏幕核对数据。他负责的细胞生物力学样品单元将在神十六发射前6个半小时交付。

“活细胞样品一接种到实验装置里就开始生长，所以微重力细胞生物学实验在地面上的时间越短越好。”孙树津说。

细胞是生命的基本单元，机体的变化最终都能在细胞层次找到原因。这项研究将人源性肝细胞和内皮细胞（肝组织的主要成分）共培养，模拟基本的肝脏组织结构，旨在考察其在微重力环境及人为施加的强迫对流和流体剪切力等作用下受到的影响，对比分析重力变化的力学信号转变成生物学信号的内在机制。

孙树津表示，细胞微重力效应的力学-生物学耦合机制可直接应用于深空探索中宇航员的健康防护，同时有助于提升我们对力学生物学机制的认识。

“空间实验机会很难得，而对于细胞这种对环境极度敏感的实验对象而言，机械力及声光电磁等各种约束条件都可能影响实验结果，技术难度很大，不允许有错误，所以要严谨地控制实验条件，把所有潜在风险降为零。”孙树津说。

5月27日上午，当厦门大学化学化工学院副教授刘艳和同事搭乘电梯把两个实验单元送入长征二号F遥十六运载火箭9层的舱门时，她心里既自豪，又感觉沉甸甸的。

“很荣幸能入选这次在轨实验。”刘艳说，“这是我们的责任，也是一种担当。”

刘艳所在团队主要聚焦生命的化学起源研究。“生命体系有一个中心法则，从DNA到RNA，再由RNA翻译得到蛋白质的过程中，各种酶蛋白发挥了强大作用。那么，在生命诞生之前，没有酶的参与，蛋白的生成是受什么调控的？我们这个项目最大的特点就是将生命的重要元素——磷与氨基酸、核苷三者作为一个整体，利用空间站的微重力环境，探寻生命密码的化学起源及其微重力响应特点，为地外生命的探索提供实验基础及理论预测。”刘艳解释说。

为实现这个目标，该团队与中国科学院上海技术物理研究所、浙江工商大学通过多年的科学研究与硬件研制的技术磨合，并联合宁波大学对硬件研发产品进行双重验证，最终联合设计出“蛋白与核酸实验模块”。该模块可以实现3种物质原位混合及启动反应，微型电化学传感器“电子舌”还可以实现动态反应的原位监测。

在刘艳看来，中国空间站为中国科学家探索空间环境下的生命起源创造了良好的科研平台，为在国际生命起源研究领域发出中国声音提供了重要契机。“现在只是万里长征的第一步，等发射成功，我们的在轨反应启动了，拿到了更好的数据，那才是我们最开心的时刻。”她笑言。