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与水熊虫“合体” 人类就能抵御太空辐射?

来源:科技日报2019-12-12 09:48

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  记者 刘 霞

  科学家通过基因分析,发现了水熊虫抵抗辐射损伤的独门“武器”——损伤抑制蛋白Dsup。他们还发现,这种蛋白放到其他动物细胞里也能同样起到保护作用。

  太空旅行、火星定居等,是我们“星辰大海”美好愿景中的一部分,但人类毕竟是肉眼凡胎,如何抵抗太空旅行或在其他星球上生活可能受到的伤害呢?最近,有科学家提出,或许可以将水熊虫的DNA与人类细胞相结合,利用其强大的生存能力,使宇航员更能抵抗太空飞行的有害影响。

  水熊虫究竟是“何方神圣”?其DNA真的能与人类细胞结合吗?对此,中国航天科工集团二院研究员杨宇光对科技日报记者表示:“将水熊虫DNA与人类细胞相结合并不靠谱,而且还涉及伦理问题。目前,金属壳体和强磁场屏蔽技术是宇航员抵御长期太空辐射的主流技术。”

  水熊虫生命力强有“独家武器”

  是谁能在零下20摄氏度沉睡30年后成功苏醒;在150摄氏度高温下镇定自若;耐得了太空的真空环境、扛得住射线侵袭;在6倍于深海压力的环境下也能存活?

  答案是:水熊虫!

  科学家已知,水熊虫是地球上生命力最强的物种,这种动物只有约1毫米大小,用显微镜才能看清它的样貌。美国康奈尔大学遗传学家克里斯·梅森对美国趣味科学网站指出,水熊虫是目前已知唯一能在太空环境中存活的动物。

  那么,水熊虫耐受各种极端环境的“秘密武器”是什么呢?

  科学家通过研究发现,相比其他动物,水熊虫具有更多超氧化物歧化酶基因,以及更多拷贝的MRE11基因,这些基因可以帮助减轻氧化损伤、修复DNA,从而起到保护作用。此外,水熊虫体内还缺少一些与环境应激有关的基因,这可能也有助于它们适应恶劣环境。

  另据英国《自然》杂志网站2016年9月20日报道,日本科学家通过基因分析,发现了水熊虫抵抗辐射损伤的一个独门“武器”——损伤抑制蛋白Dsup,它可以显著减少水熊虫DNA在遭受X射线照射时的损伤。

  研究人员还发现,这种蛋白放到其他动物细胞里也同样能起到保护作用。他们让实验室里培养的人源细胞也表达了这种蛋白,结果与没有这种“护盾”的普通细胞相比,表达了Dsup蛋白的细胞在接受X射线辐射后,仍保持了一定的细胞活性和增殖能力,其DNA损伤也比对照组减轻了40%。

  “人虫结合”不靠谱且涉伦理问题

  梅森团队打算在上述研究结论的基础上进一步研究,他表示,未来可将水熊虫的DNA和人类细胞结合,帮助宇航员长时间抵御太空辐射的侵袭。

  趣味科学网在报道中指出,研究显示,宇航员太空旅行面临的主要健康问题之一是辐射暴露。如果科学家能找到一种帮助人体细胞抵御辐射影响的方法,那宇航员就能在太空中更健康地生活更长时间。而且,在理论上,这种技术也可以用来减少癌症治疗过程中辐射对健康细胞的影响。

  尽管梅森对将水熊虫DNA与人类细胞结合信心满满,但杨宇光对记者一针见血地指出:“这事不靠谱,而且涉及伦理问题。”

  杨宇光解释说:“水熊虫之所以能够耐受如此恶劣的环境,除了上面所述的基因原因,很大程度上是因为其体型小。”生物物理学告诉我们,如此微小的水熊虫和另一个大的物体比如人,在真空下的受力状态,包括能够承受的力、内外压力之间的关系等,都是不一样的。就像跳蚤体长0.5—3毫米,却能跳出350毫米的高度,相当于身体长度的100多倍,如果人类具备跳蚤的跳跃能力,就能跳到340米左右的高度吗?这显然是不可能做到的。“同理,如果将水熊虫等比例放大到人的大小,它一样无法抵抗真空环境。”杨宇光说。

  此外,梅森表示,如果基因工程能使人类更安全地居住在火星上,而不影响他们在地球上的生活,那这样的基因工程可能就是合乎伦理的。但杨宇光指出:“如果将水熊虫的DNA与人类细胞相结合,那么,拥有外源性DNA的人还算人吗?这也是一个值得深思的问题。”

  金属和强磁场是“盾牌”

  如果将水熊虫DNA与人类细胞结合的方法不靠谱,那么,有什么办法可以帮助人类长时间抵御太空辐射的侵袭呢?

  杨宇光介绍说,目前科学家正在尝试多种方法,但比较靠谱的是金属屏蔽技术以及强磁场屏蔽技术。

  “所谓金属屏蔽,就是使用比较厚的金属来制造宇宙飞船的壳体,屏蔽太空辐射,这种方法的缺陷是航天器的‘块头’越大,需要的金属就越多,导致航天器‘体重’增加,发射成本上升。因此,这一方法适合比较小型的航天器。”

  为了减小航天器的尺寸,科学家提出了让宇航员“冬眠”的想法。据介绍,目前,美国国家航空航天局(NASA)、欧洲航天局(ESA)都在研究控制宇航员“冬眠”的载人深空探测技术。ESA提出了一个从地球一路睡到火星的载人探测概念,该机构认为“可控的‘冬眠’是载人太空飞行中一种改变游戏规则的技术”,并成立了专门从事相关研究的小组,希望使其“梦想照进现实”。

  杨宇光说:“‘冬眠’的宇航员不需要太大活动空间,航天器的体积和质量可大幅减小,辐射防护技术难度和成本因此得以显著降低。”但这一技术目前还只是个美丽的愿景,并未成为现实。怎样保证“冬眠”技术的安全性——既要绝对保证宇航员准时醒来;又要防止“冬眠”对宇航员身体造成严重损伤,都有很多技术难题需要解决。

  至于磁场屏蔽,据国外媒体报道,欧洲科学家目前正计划利用磁场包围宇宙飞船,就像环绕地球的磁层,保护宇航员免受太空辐射。这一项目名为“太空辐射超导屏蔽”(SR2S),它能利用超导磁体产生比地球磁层强3000倍的磁场,产生的磁场可改变带电粒子的路径,SR2S将围绕飞船创建一个30英尺(10米)的宇宙射线偏转力场。

  但杨宇光同时指出,磁场屏蔽方法也是一把双刃剑,因为强磁场本身会给人体带来伤害。“如何让强磁场在更好地抵御辐射的同时不伤害人体,也是个巨大的挑战。”

  从哥伦布发现新大陆,到人类登上月球,再到出征火星,以及更遥远的未来,人类探索宇宙的道路从来都非坦途,但这并不能阻止人类迈向外太空的脚步,“路漫漫其修远兮,吾将上下而求索”。随着新技术的到来,人类对于新世界的探索之旅也必将更加畅达。

[ 责编:肖春芳 ]
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