11月15日23时13分,搭载天舟八号货运飞船的长征七号遥九运载火箭,在文昌航天发射场点火发射,飞船顺利进入预定轨道。约3小时后,天舟八号货运飞船与空间站组合体完成交会对接。16日早上,神舟十九号航天员乘组在地面配合下打开天舟八号舱门,开始太空“拆快递”。
此次由中国科学院牵头的空间应用系统随天舟八号货运飞船上行了36项科学实验的80多件产品,包括数个生物实验样品,其中就有果蝇。科研团队将首次利用果蝇开展太空亚磁-微重力复合环境的动物实验。那么,这个实验要如何进行?
总台记者 窦筠韵:我身边的这个实验模块,就是此次随天舟八号上行的实验模块的地面件,在这里将进行空间亚磁果蝇的实验。
整个模块里面分成了亚磁单元和地磁单元,所谓亚磁状态就是指磁场被屏蔽的状态,果蝇在空间站的时候,会被分别放进这两个不同的单元来进行实验。
中国空间站生命生态科学实验系统主任设计师 中国科学院上海技术物理研究所研究员 郑伟波:这次空间亚磁果蝇实验,它主要研究果蝇在微重力和亚磁的环境下它的分子机制是什么样子,还有它的运动特性,以及它的一些生物节律有没有变化。
首次将磁场和微重力效应进行耦合研究
郑伟波介绍,以往空间站果蝇实验开展的 都是微重力的生物学效应,或者是辐射的效应,而这是第一次将磁场和微重力效应进行耦合研究。
中国空间站生命生态科学实验系统主任设计师 中国科学院上海技术物理研究所研究员 郑伟波:因为我们也知道磁场其实对生物的影响是非常大的。未来深空探测的时候,会处于亚磁环境,我们在近地轨道还是地磁影响的环境。我们这次在空间站里面是构建了一个亚磁环境,同时又有一个地磁的环境来做比对。我们通过空间亚磁果蝇实验,有4组的实验可以进行对比:
一个是在微重力下的亚磁和地磁环境,一个是在地面一个G的重力下亚磁和地磁环境的对照。
这样来研究空间微重力亚磁共同作用下,对生物有什么样的影响。
果蝇实验传代培养
助力科学研究
之前在国际空间站上也做过很多果蝇实验,此次我国空间站将开展的果蝇实验,除了亚磁环境外,还有哪些特别之处呢?
中国空间站生命生态科学实验系统主任设计师 中国科学院上海技术物理研究所研究员 郑伟波:之前在国际空间站上其实也做过很多果蝇的实验。相对于我们这一次来说,以前的实验是混代培养的。我们这次是传代培养,我们可以把它两代分得很清楚。
这个也是我们这次实验一个比较有特色的地方。果蝇一代差不多两周左右时间,科学家根据天上的培养情况,会开展传代操作,这个传代操作是在软手套袋里面由航天员来进行操作。
他会从实验模块里面取出培养单元,然后把它转移到手套袋里面。手套袋里面有一个取样的气泵,可以把果蝇抽出来,然后放到另外一个新的培养盒里面去。这样可以把上行的这一代和在天上培养的一代完完全全分开,混代培养不知道哪一个是之前第一代的,哪个是第二代的,这个分不清楚。我们这样传代培养可以把两代可以分得很开,这样对科学研究会比较有帮助。
实验模块可控制温湿度
配置高清相机
果蝇生活史短、易饲养、繁殖快、染色体少、突变型多、个体小,是生物学研究中最重要的模式生物之一。那么,到太空后,如何确保它们的生活环境和安全性,让空间站的实验能正常进行下去呢?
中国空间站生命生态科学实验系统主任设计师 中国科学院上海技术物理研究所研究员 郑伟波:在这个实验模块里面,温度是可以进行控制的,湿度也可以进行控制。气体组分也可以进行净化,另外对于果蝇的运动特性,里面还配置了两个高清相机。可以对它进行在轨实时成像,看它的运动特性还有生物钟节律的一些情况,都可以通过这两个相机来看。
实验中果蝇生存所需的氧气从哪里来?
而这些情况,科学家在地面也能看到。那么,果蝇生存所需的氧气等又从何而来呢?
中国空间站生命生态科学实验系统主任设计师 中国科学院上海技术物理研究所研究员 郑伟波:这个是亚磁果蝇的培养单元。这个是它的观察窗口,那里面有食物、果蝇,还有果蝇的卵。在这边是它的一个透气的窗口,因为果蝇需要呼吸、需要氧气,这里面的空气是和装置里面的空气相通的。装置有一个密封圈,跟舱里面相对密闭的。在这个窗口附近有一个透气隔菌的膜,膜的两侧有钢丝网,这样子来进一步保证它的安全性。
空间站里如何进行细胞实验?
除果蝇实验以外,此次天舟八号上行的36项空间应用系统科学实验还包括多能干细胞、骨细胞、肺细胞等各类细胞实验。这些细胞实验在空间站里又是如何开展的呢?
中国空间站生命生态科学实验系统主任设计师 中国科学院上海技术物理研究所研究员 郑伟波:这个模块是我们生物技术柜上的细胞组织实验模块。这个实验模块主要是用来支持在空间站开展细胞、组织,还有类器官的实验。在设计的时候,实验样品单元可以通过这三个抽屉组件来由航天员快速安装。这些实验单元在地面由科学家装载好之后,在发射前转运到塔架,装到细胞上行生保装置里面。发射入轨之后由航天员再把这些单元转移到这个抽屉上,然后再插到细胞组织实验模块里面,就可以开展工作。
据介绍,细胞组织实验模块有三个抽屉组件,可同时开展36个标准的细胞单元实验。在细胞实验模块里面还配置有一个多功能的全自动显微镜,用这个显微镜就可以对各个细胞单元进行巡检,观察在天上的增殖分化情况,显微镜还具备明场、荧光和共聚焦的功能,可以根据科学家的需求进行切换。
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