11月15日23時13分,搭載天舟八號貨運飛船的長征七號遙九運載火箭,在文昌航天發射場點火發射,飛船順利進入預定軌道。約3小時後,天舟八號貨運飛船與空間站組合體完成交會對接。16日早上,神舟十九號航天員乘組在地面配合下打開天舟八號艙門,開始太空「拆快遞」。
此次由中國科學院牽頭的空間應用系統隨天舟八號貨運飛船上行了36項科學實驗的80多件產品,包括數個生物實驗樣品,其中就有果蠅。科研團隊將首次利用果蠅開展太空亞磁-微重力複合環境的動物實驗。那麼,這個實驗要如何進行?
記者 竇筠韻:我身邊的這個實驗模塊,就是此次隨天舟八號上行的實驗模塊的地面件,在這裡將進行空間亞磁果蠅的實驗。
整個模塊裡面分成了亞磁單元和地磁單元,所謂亞磁狀態就是指磁場被屏蔽的狀態,果蠅在空間站的時候,會被分別放進這兩個不同的單元來進行實驗。
中國空間站生命生態科學實驗系統主任設計師 中國科學院上海技術物理研究所研究員 鄭偉波:這次空間亞磁果蠅實驗,它主要研究果蠅在微重力和亞磁的環境下它的分子機制是什麼樣子,還有它的運動特性,以及它的一些生物節律有沒有變化。
首次將磁場和微重力效應進行耦合研究
鄭偉波介紹,以往空間站果蠅實驗開展的都是微重力的生物學效應,或者是輻射的效應,而這是第一次將磁場和微重力效應進行耦合研究。
中國空間站生命生態科學實驗系統主任設計師 中國科學院上海技術物理研究所研究員 鄭偉波:因為我們也知道磁場其實對生物的影響是非常大的。未來深空探測的時候,會處於亞磁環境,我們在近地軌道還是地磁影響的環境。我們這次在空間站裡面是構建了一個亞磁環境,同時又有一個地磁的環境來做比對。我們通過空間亞磁果蠅實驗,有4組的實驗可以進行對比:
一個是在微重力下的亞磁和地磁環境,一個是在地面一個G的重力下亞磁和地磁環境的對照。
這樣來研究空間微重力亞磁共同作用下,對生物有什麼樣的影響。
果蠅實驗傳代培養 助力科學研究
之前在國際空間站上也做過很多果蠅實驗,此次我國空間站將開展的果蠅實驗,除了亞磁環境外,還有哪些特別之處呢?
中國空間站生命生態科學實驗系統主任設計師 中國科學院上海技術物理研究所研究員 鄭偉波:之前在國際空間站上其實也做過很多果蠅的實驗。相對於我們這一次來說,以前的實驗是混代培養的。我們這次是傳代培養,我們可以把它兩代分得很清楚。
這個也是我們這次實驗一個比較有特色的地方。果蠅一代差不多兩周左右時間,科學家根據天上的培養情況,會開展傳代操作,這個傳代操作是在軟手套袋裡面由航天員來進行操作。
他會從實驗模塊裡面取出培養單元,然後把它轉移到手套袋裡面。手套袋裡面有一個取樣的氣泵,可以把果蠅抽出來,然後放到另外一個新的培養盒裡面去。這樣可以把上行的這一代和在天上培養的一代完完全全分開,混代培養不知道哪一個是之前第一代的,哪個是第二代的,這個分不清楚。我們這樣傳代培養可以把兩代可以分得很開,這樣對科學研究會比較有幫助。
實驗模塊可控制溫濕度 配置高清相機
果蠅生活史短、易飼養、繁殖快、染色體少、突變型多、個體小,是生物學研究中最重要的模式生物之一。那麼,到太空後,如何確保它們的生活環境和安全性,讓空間站的實驗能正常進行下去呢?
中國空間站生命生態科學實驗系統主任設計師 中國科學院上海技術物理研究所研究員 鄭偉波:在這個實驗模塊裡面,溫度是可以進行控制的,濕度也可以進行控制。氣體組分也可以進行凈化,另外對於果蠅的運動特性,裡面還配置了兩個高清相機。可以對它進行在軌實時成像,看它的運動特性還有生物鐘節律的一些情況,都可以通過這兩個相機來看。
實驗中果蠅生存所需的氧氣從哪裡來?
而這些情況,科學家在地面也能看到。那麼,果蠅生存所需的氧氣等又從何而來呢?
中國空間站生命生態科學實驗系統主任設計師 中國科學院上海技術物理研究所研究員 鄭偉波:這個是亞磁果蠅的培養單元。這個是它的觀察窗口,那裡面有食物、果蠅,還有果蠅的卵。在這邊是它的一個透氣的窗口,因為果蠅需要呼吸、需要氧氣,這裡面的空氣是和裝置裡面的空氣相通的。裝置有一個密封圈,跟艙裡面相對密閉的。在這個窗口附近有一個透氣隔菌的膜,膜的兩側有鋼絲網,這樣子來進一步保證它的安全性。
空間站里如何進行細胞實驗?
除果蠅實驗以外,此次天舟八號上行的36項空間應用系統科學實驗還包括多能幹細胞、骨細胞、肺細胞等各類細胞實驗。這些細胞實驗在空間站里又是如何開展的呢?
中國空間站生命生態科學實驗系統主任設計師 中國科學院上海技術物理研究所研究員 鄭偉波:這個模塊是我們生物技術柜上的細胞組織實驗模塊。這個實驗模塊主要是用來支持在空間站開展細胞、組織,還有類器官的實驗。在設計的時候,實驗樣品單元可以通過這三個抽屜組件來由航天員快速安裝。這些實驗單元在地面由科學家裝載好之後,在發射前轉運到塔架,裝到細胞上行生保裝置裡面。發射入軌之後由航天員再把這些單元轉移到這個抽屜上,然後再插到細胞組織實驗模塊裡面,就可以開展工作。
據介紹,細胞組織實驗模塊有三個抽屜組件,可同時開展36個標準的細胞單元實驗。在細胞實驗模塊裡面還配置有一個多功能的全自動顯微鏡,用這個顯微鏡就可以對各個細胞單元進行巡檢,觀察在天上的增殖分化情況,顯微鏡還具備明場、熒光和共聚焦的功能,可以根據科學家的需求進行切換。
(來源:央視新聞)