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哺乳动物胚胎太空首次发育:未来太空造人可能吗

  终于,科学家看到了来自太空的生命繁衍迹象。

  4月18日傍晚,段恩奎的6000多个实验对象穿越大气层回到了地球。过去12天,这位中国科学院的生物学家只能通过太空传来的照片观察小鼠胚胎。数千个胚胎,他一个都不愿意错过——其中任何一个,都有可能揭示太空生命发展规律。

实践十号卫星发射前4小时的二细胞小鼠胚胎。图片来源:中科院动物研究所

实践十号卫星发射前4小时的二细胞小鼠胚胎。图片来源:中科院动物研究所

  人类科学史被改写

  如今,这些实验对象乘着实践十号卫星回收舱,降落在内蒙古四子王旗草原上。随之落地的,是人类科学史被改写的消息。

  在6000余枚小鼠胚胎中,专门用于发育实验的有几百枚胚胎。段恩奎还不能说清楚究竟有多少个在太空中完成了从二细胞到囊胚的发育,但可以肯定的是,中国已经在太空实现了哺乳动物胚胎的发育。而这,在世界上是第一次。

小鼠胚胎在实践十号卫星发射后80小时形成囊胚。图片来源:中科院动物研究所

小鼠胚胎在实践十号卫星发射后80小时形成囊胚。图片来源:中科院动物研究所

  当天下午,4架直升机在草原上空盘旋布阵,就是为了找到装载这些在太空创造了生命繁衍奇迹的“小家伙们”,以及它们所在的卫星回收舱。

  对一颗科学卫星来说,这种大场面的举动并不多见。13年前,同样是在这片草原上,直升机找到了中国进入太空的第一人杨利伟,以及把他送入太空的神舟五号。

  今天找到的实践十号回收舱,在很大程度上延续了杨利伟和神舟五号的脚步——随着人类探索太空的深入,未来人类能否在太空正常生活、繁衍后代,人类在太空由于长期微重力的影响而造成严重的骨钙流失问题如何解决,太空微重力和辐射等特殊环境对生殖会否造成不良影响,等等。这些,都是回收舱实验项目所直面的科学问题。

经过12天太空飞行之后返回地面的实践十号返回舱,被科研人员翻转吊起。图片来源:本文作者

经过12天太空飞行之后返回地面的实践十号返回舱,被科研人员翻转吊起。

  草原上夜幕降临,回收舱的门打开了。科学家们抱着实验箱,小心翼翼地挪动着。实验样品有的要在现场处置,有的则要连夜运往北京、上海、大连、杭州等地的实验室,科学家们还将围绕这些来自太空的生命迹象,与地面对照实验结果比对,为人类走向深空而继续探索着。

  未来人类能否在太空繁育后代

  在实践十号任务中,段恩奎担任的职务是卫星科学应用系统副总师,负责整个应用系统9项生命科学实验的统筹,其中就包括备受瞩目的“微重力条件下哺乳动物早期胚胎发育研究”。

  有意思的是,关于这项重大研究,其现有成果究竟要不要第一时间向社会公布,让段恩奎的科研团队“纠结”了好几天。

  科学家做出成果后,通常的选择是,先向科学界公认的学术期刊投稿,学术文章通过发表,即得到了学术共同体的认可后,才会接着召开新闻发布会,向社会公开成果。

  但面对重大的科技成果,究竟要不要这么做,段恩奎犹豫了。

  4月17日,是实践十号卫星发射以来,段恩奎第一次主动接受媒体的集体采访。他说,“我们科学家之所以能做这样的实验,能有这样的经费,全赖于纳税人的支持和理解,如今我们做出成果来了,要先向社会汇报。”

  当然,一旦成果的信息满天飞,学术期刊也许就很难再为“旧信息”提供版面。段恩奎忍痛割爱,“少发一篇文章又如何”——说到底,做科研不是为了发文章,还是为了社会公众的福祉。

  这个实验的设计初衷,也正是为了观察6000多个小鼠胚胎到了太空以后,还能否像在地球一样正常发育,以间接预示未来人类能否在太空繁衍后代。

科研人员打开实践十号卫星回收舱的“头壳”,露出了里面的实验装置。图片来源:本文作者

科研人员打开实践十号卫星回收舱的“头壳”,露出了里面的实验装置。

  这并不容易,在实践十号之前,人类在这方面有过两次尝试,但都失败了。

  第一次是20年前。1996年,美国国家航空航天局(NASA)用哥伦比亚航天飞机,把49枚小鼠二细胞胚胎和八细胞胚胎送上太空。然而,卫星回收后,再观察这些细胞胚胎,却无一发育。从那以后,国外再无此类实验的消息传来。

  接着就是属于中国科学家的尝试。段恩奎清晰地记得,2006年,在酒泉卫星发射中心,由他所领导的科研团队,将小鼠四细胞胚胎,送上了位于实践八号育种卫星的留轨舱。卫星进入太空后,科学家们首次获取了太空中的小鼠胚胎图片。

  遗憾的是,这些胚胎并未在太空完成发育。段恩奎将这一实验目标定义为“失败”。而失败的原因在于,在发射前32小时,便将小鼠胚胎安置到卫星上,这几十个小时,对胚胎发育来说已然是段漫长的时间,“二细胞的胚胎,还没上天就早已开始发育了”。

  如今,又过去了10年,段恩奎对眼下这次机会“备感珍惜”。距离发射不到8小时,他们才将胚胎培养箱送上屹立在火箭顶端的卫星回收舱里。

  这个看似小的细节,决定了如今实验的结果。

  实践十号胚胎研究项目成员、中科院动物所工程师雷晓华向记者回忆:那是“火箭已经加过注”的最后关头,科学家在运送载荷时,必须穿戴带有氧气面罩的特殊服装。在转运和装载过程中,这个最受关爱的“宠儿”,不能断电超过20分钟——在科学家“精打细算”下,仅断电了12分钟。

4月6日凌晨在酒泉卫星发射中心升空的实践十号卫星,已经取得了突破性的研究成果。图片来源:Steed

  4月6日凌晨在酒泉卫星发射中心升空的实践十号卫星,已经取得了突破性的研究成果。图片来源:Steed

  不可能完成的任务

  科学家们还完成了一个“不可能完成的任务”——要把一个地面庞大复杂的“胚胎实验室”,压缩成一个17公斤重、类似家用微波炉大小的培养箱,且具有显微成像、遥控固定、图像下传等功能。中科院上海技术物理所研究员张涛的科研团队做到了。

  小鼠胚胎被分别装载于4个培养单元,每个单元内有150个左右。雷晓华说,从卫星发射前8小时起,每4小时显微成像一次,记录它们的状态,直到96小时为止。

  在第64~72小时之间,二细胞胚胎就开始发育到囊胚,和地面上时间基本一致。看到这些,雷晓华知道,这个历经10年,用了几万枚胚胎,做了上百次的实验,终于成功。

  不管是段恩奎,还是雷晓华,在接受采访时都难以抑制成功后的兴奋。毕竟,这些生命的迹象,预示着包括人类在内的哺乳动物,其生命有望在太空中得以延续。

科研人员将胚胎实验装置从实践十号卫星回收舱内取出。图片来源:本文作者

科研人员将胚胎实验装置从实践十号卫星回收舱内取出。

  当然,人类在太空得以繁衍延续是其中一步,但能否生存,以及生存得好,也是一个重大命题。在实践十号回收舱的另外8项生命科学实验,就涉及这些问题。

  以骨髓培养实验箱为例,这个实验箱里的实验样品,要做的就和人类在太空条件下的骨髓状况有关——一个曾被NASA定义为十大热点的题目。

  该项目负责人、浙江大学教授王金福告诉记者,根据人类太空探索的历史,一个宇航员在天上一个月,其骨量丢失程度,相当于一个孕妇在地上一年的丢失程度。这个由浙大和中科院国家空间科学中心共同合作的项目,就是要了解长期空间飞行和失重情况下造成人骨量丢失的原因。

  如今,王金福等来了回收舱,他期待尽早“点亮”这些“从天而降”的实验样品,及其关键细胞信号分子,以探究对抗失重环境下骨量丢失的机制,也为未来更多的“太空人”开发这方面的药物。

  太空中的一些生命迹象,回到地球后,很可能无法继续延续。比如小鼠胚胎,回到地球便不再继续生长发育,这是因为发育成囊胚的胚胎,如果没有及时在母体子宫着床,就会慢慢死去。不过,太空中观察的现象,已经给了段恩奎团队莫大的激励。

  他希望,未来能够在更短时间内,回收这些胚胎,那样也许会有更重大的突破,“及时将它们植入母体,看能不能生下健康的小鼠,甚至看看这些后代们能否健康地活着”。

文  中国青年报(邱晨辉)

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