宇航员|宇航员生病了怎么办？科学家称：可以在太空种植植物一个多世纪以来

一个多世纪以来，科幻小说作家一直梦想着载人火星任务。但直到1953年沃纳·冯·布劳恩出版了他的著作《火星计划》的英文译本，这个想法才从小说领域被采纳并变成现实。火星项目为到达火星的技术可行性提供了一个令人印象深刻的理由，它以非同寻常的特异性概述了10艘太空飞行器，每艘载人70人，使用传统的推进剂，如何实现到红色星球的往返航行。尽管自该书出版以来，科学有了长足的发展，但从设计透气栖息地到种植营养食品，挑战依然存在。

文章图片
但美国宇航局（NASA）自2017年以来一直在研究一个名为空间生物工程利用中心（CUBES）的研究项目，该项目对于人类在地球外定居的长期成功至关重要，就像空气或食物一样：治疗疾病。这是一个棘手的问题，没有一个简单的答案。把装满药的班车打包怎么样？乍一看，这似乎是一个现实的解决方案，但宇航员不能事先知道他们生病的所有方法。将人类生命送上火星有一些已知的风险，例如当宇航员离开地球大气层的保护罩时，地球重力降低对骨密度和肌肉质量的影响，或者可能暴露在宇宙辐射之下。

文章图片
【宇航员|宇航员生病了怎么办？科学家称：可以在太空种植植物】但是，为每一个突发事件包装药品将是昂贵的，并占用宝贵的货物空间。由于地球和火星之间的距离很远，宇航员也不能依靠从地球及时发运。登陆火星的航天器花了一年的时间才到达火星。毅力号是2020年7月30日送上火星的最新机器人探测器，预计在你读到这篇文章时，它将在发射后200多天着陆。这太长了，无法提供紧急的、挽救生命的药品或用品。科学家们并没有用昂贵和有限的药品把宇航员送上太空，而是对这个问题有了一些不同的看法。如果宇航员能在火星上制造他们所需要的东西呢？

文章图片
这是美国宇航局于2017年2月建立的空间技术研究所立方体试图开发的解决方案之一。它正在使用合成生物学的工具和技术，这是一个科学领域，利用工程技术根据需要建立新的生物有机体。如果我们可以让可编程的生活为我们创造东西，那么我们就不需要在离开之前考虑每一种可能性，因为生活是可编程的，而其他事情则不然，立方体公司的主管亚当·阿金说。阿金在他的职业生涯中一直在研究，用他的话说，是如何通过开发更可持续的生物制造系统来创造生命中的东西的。

文章图片
火星为这些愿望提供了一个理想的具有挑战性的环境；毕竟，这是一个不可预测、极端的环境，人类必须在这个环境中消耗他们所拥有的一切资源。他说：如果我们能够建造一些可以作为工厂来种植的东西，我们就可以降低成本，并提高的效率和弹性。阿肯设想的工厂可以包括技术来编程植物，如生菜和菠菜，微生物，如螺旋藻，以产生稳定的药物疗法。食品和药物合成司（FPSD）是CUBES的四个部门之一，正在探索几种不同的方法，以最佳利用自然产生的生物体进行制药生产。

文章图片
例如，有种子储存模型：从经过基因改造的植物种子，以产生目标分子（一种药物），与宇航员一起送上航天器。然后，一旦在火星上建立了人类殖民地，定居者就可以种植这些植物，或者直接食用植物来获取药物，或者提取药用成分，净化它，并像我们在地球上的许多药物一样注射它。为了生产这些植物， FPSD正在使用一种称为细菌转化的古老技术，这个过程中，一种叫做若波特杆菌的细菌被用作将DNA表达系统送入植物基因组的工具。通过在靶植物中引入新的DNA ，科学家能够诱导该植物产生一种治疗性蛋白质，否则它不会。

文章图片
另一种方法是合成基因，编码宇航员在火星上可能需要的任何药物，或从一种DNA库中选择，然后直接将基因注入植物。当你谈论合成生物学时，其中一个强有力的东西是你可以合成DNA用于各种目的。因此，我认为，在地球上拥有基因合成能力将是一个非常有价值的工具， FPSD负责人、加州大学戴维斯分校化学工程学教授卡伦·麦克唐纳说。一旦合成，这些基因就可以直接按需引入植物中，使用一种叫做基因枪的工具，一种弹道装置，用这种力将DNA颗粒射入叶子表面，使其穿透植物的细胞壁，允许要引入生物体的遗传物质。