出品："SELF格致论道讲坛"大众号（ID：SELFtalks）
以下内容为我国科学院上海技能物理研讨所郑伟波讲演实录：
各位朋友，咱们好！我是来自中科院上海技物所的郑伟波，十分高兴今天有时机跟咱们伙儿一起来共享关于去太空寻觅生命隐秘的故事。
不知咱们有没有想过，咱们未来有一天去太空游览，或许太空移民的时分会遇到什么样的问题？首要遇到的或许是食物的问题，还有健康的问题。
假如是短期太空游览的话，食物可以由地上运上去，长时间的太空游览就要考虑在太空培育各培育物，培育各种动物，满意人对食物的需求。
太空指地球大气层以外的世界空间。太空是真空环境，没有空气，世界辐射也很强，一起还处于失重状况，和地球有许多不同。如安在太空培育动植物呢？咱们有时机在“天宫二号”、“实践十号”和“天舟一号”上展开了一些生命试验。
左上：实践十号 左下：天舟一号;右上、右下：天宫二号
太空培育的植物
我先介绍一下在太空中培育植物。植物生长需求阳光、空气和水。太空中没有空气，也没有水，需求从地上运上去，并且运上去的资源也十分有限，怎样培育呢？咱们在“天宫二号”上培育了拟南芥和水稻，意图是研讨微重力环境对植物生命节律的影响。
“天宫二号”高等植物培育箱
试验详细流程为：火箭发射前，咱们把生物样品，拟南芥和水稻的种子放到一个设备里，再放到“天宫二号”上，随“天宫二号”发射入轨。
在轨时，咱们经过地上遥控发动试验，并让试验依照咱们的要求展开。回来前要把整个试验“冻住”起来，防止地上环境影响试验成果。这便是太空生命科学试验的流程。
试验流程
在“天宫二号”上，水稻和拟南芥被放在高等植物培育箱中，体积只要300mm×300mm
×400mm巨细。此外，水稻和拟南芥要培育一年，而从地上带上去的水，每一个培育单元只要半瓶矿泉水的量，300毫升左右，远远不够。
咱们想到仿照地球大气圈的水循环：地表水蒸发，升入空中遇冷构成雨水，再落回地上。可是，在太空中构建水循环短少一个环节，由于太空中是失重环境，水构成后无法落回土壤。
所以咱们使用毛细现象，把收集到的水经过毛细管再送回土壤。这样的水循环进程可以彻底满意植物一年的全生命周期的培育需求。
咱们送上太空的是植物种子。在地上，种子埋在土壤里，为它洒水，有适宜的温度和阳光，它就能萌生。但在太空中操作就十分杂乱了，由于太空中水和空气很难别离，水难以落进土壤，土壤里的空气也出不来，加多少水更欠好操控。
种子萌生的条件：一是可以被水滋润，可以吸胀；二是能呼吸，种子悉数浸没在水中会被淹死。六合之间的不同一向困扰着咱们。
后来咱们想了一个方法，把水注入土壤后，经过毛细现象把水引走，让种子露出来呼吸，经过这种方法让种子萌生。
模仿水循环
由于地上存在重力，这种方法很难在地上验证。但咱们经过探究，并请力学所的专家进行核算，有了必定掌握，可以去太空试一下。
2016年9月15日，拟南芥和水稻种子随“天宫二号”发射入轨，8天之后太空试验发动。说实话，咱们那时心里仍是有点坐卧不安的，种子终究能不能萌生，心里还没底。
“天宫二号”高等植物短日照太空试验
“天宫二号”高等植物长日照太空试验
试验发动5天后，拟南芥种子冒出一个小芽。20天后，水稻的小芽也顶着一颗硕大的水珠冒了出来。那时咱们真的十分高兴，一颗悬着的心总算放了下来。
太空环境对植物有许多影响。如下图所示，中心植物是从太空带回来的，两头是地上的。从表观上看，太空植物的花骨朵像满天星相同，比地上植物多许多。
其他，拟南芥在地上一般只要四五十天的寿数，而“天宫二号”上的拟南芥在太空中生长了400多天，寿数长得多。科学家正在对这些现象的详细原因做进一步的剖析。
在太空培育胚胎
除了植物培育，咱们还在太空进行了细胞、胚胎的培育。胚胎由受精卵屡次割裂而成，是生命的起点。胚胎的体外培育比细胞培育杂乱，由于它更灵敏，对环境的要求更高。
在地上，胚胎可以完结从割裂到着床、长出子孙的进程，但没有人知道太空中哺乳动物的前期发育进程能否完结。科学家想知道答案，由于往后无论是人类仍是其他动物，胚胎发育是进行长时间太空旅行必定要阅历的进程。
试验是怎样做的呢？首要要构建一个合适胚胎发育的、相似于小鼠母体子宫的环境。这个环境十分严苛，一开端咱们一向培育欠好。想了许多方法，比方用超声洗、冲刷，还有各种浸泡方法，尽量把环境中的杂质清除去，但一开端都不行。
构建胚胎发育环境
后来，咱们跟厂家了解出产的根本工艺进程，发现在环境注塑进程中加入了一点脱模剂，后续的处理进程中很难把它处理掉，然后影响胚胎的发育。
了解状况后，咱们便经过抽真空的方法，令吸附在培育盒外表的附着物挥发掉，最终做出一个合适胚胎生长的、相似于小鼠子宫的一个环境。
构建胚胎发育环境
美国和日本科学家也做过相似试验，但没有成功，而咱们做成了，并且把胚胎在太空中的整个发育进程用显微图画记录下来，科学家可以看得十分清楚，这对科学研讨很有协助。
小鼠胚胎的发育是一个不行逆的进程。胚胎冻结之后到构成囊胚，96个小时不行连续。卫星平台答应咱们在发射前24小时进行设备，但24小时傍边胚胎或许渐渐的开端发育，影响微重力发育进程的研讨。
所以咱们跟卫星平台沟通，期望设备时间尽或许晚一点。但那时火箭现已加注了，要承当必定的危险。后来卫星平台答应咱们在发射前8小时进行最终的设备，把胚胎样本装到试验设备，再装到卫星上。
下图是发射前小鼠两细胞胚胎的状况，入轨后，它在太空中从两细胞变成四细胞、八细胞……逐步割裂成囊胚。
太空中小鼠胚胎细胞发育
这个试验证明太空中可以完结小鼠前期胚胎发育。但发育进程会遭到一些影响，科学家也正在对此做进一步的基因组剖析。
假如将太空中发育的囊胚植入到小鼠母体，是可以长出小老鼠的。咱们在地上做了这个试验，小鼠胚胎在培育箱发育成囊胚后，植入小鼠母体，真的生出了小老鼠。
地上体外发育囊胚植入小鼠母体生出小鼠
干细胞太空试验
咱们在“实践十号”和“天舟一号”上还展开了一些干细胞太空试验。干细胞是一种十分奇特的细胞，它不但能完结自我仿制，还能分化成各式各样的功用细胞，比方心脏细胞，还有其他组成人体各种器官的细胞。
干细胞研讨是一个热门，科学家也想了解干细胞在太空中是否也能正常增殖和分化。
咱们开发了“实践十号”干细胞箱和“天舟一号”生物反应器来进行试验。
“实践十号”干细胞箱
“天舟一号”生物反应器
“实践十号”干细胞箱首要展开造血干细胞和神经干细胞在太空中增殖分化的试验。下图展现了太空中的神经干细胞，它们脱离了重力的束缚后变得十分活泼。它会长出各种轴突，用其捉住细胞，构成神经安排。
神经干细胞太空试验显微视频
神经干细胞像八爪鱼相同，在太空中十分活泼。这个现象十分美妙，咱们在地上做了许多比对试验，都没有看到这样的现象。
咱们在“天舟一号”上展开了骨细胞和其他干细胞的发育试验。在太空中，宇航员或许会有骨质疏松，骨质会丢失。终究是由于成骨细胞增殖的少了，仍是破骨细胞增殖的快了？搞不清楚原因，咱们就在太空中进行这些试验。
骨细胞太空试验显微视频
还有其他干细胞的分化，比方向心肌细胞分化，向肝脏干细胞分化，或许是胚胎干细胞向生殖细胞分化，在太空能否完结这些进程？咱们在“天舟一号”上装备了六台显微镜展开试验。
展开太空生命探究首要有两种手法：一是监督太空中的纤细改变，检测手法多种多样，显微镜便是其中之一；二是把动植物或许细胞的太空试验样本带回地上，供科学家进一步剖析。
“实践十号”回来的时分现已是晚上12点了，咱们马上把样品分化出来。科学家十分重视，连夜从内蒙古四子王旗赶到北京做多元化的剖析。
咱们在“实践十号”上还展开了其他一些试验研讨，放置了家蚕培育箱、植物培育箱、高档植物培育箱等。
家蚕培育箱
植物培育箱
高等植物培育箱
地球虽然是人类的家乡，但咱们终将要走出地球，跨向世界。所谓“兵马未动，粮草先行”，要求咱们展开多种多样的太空生命探究研讨。我期望经过这个讲座，激起咱们对航天探究的爱好，更期望有同学未来能加入到咱们太空生命研讨的部队。谢谢咱们！
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