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太空微生物威胁航天员健康中国生物学家用它

未来,我们不仅可以喝到太空啤酒,吃到太空酸奶,还能使用太空益生菌生产化妆品、抑菌洗液等日用品,用空间微生物育种技术开发药品、保健品、生物饲料、以及各类新材料等……

“来,大家尝一尝,这就是用太空归来的微生物酿造的太空啤酒、太空酸奶,尝尝味道有什么不同?”近日在朋友间一次聚会上,我国空间微生物学家、医院教授刘长庭兴致勃勃地让大家品尝利用太空技术转化的美食。他说:“我研究了一辈子空间微生物,退休之后最大心愿,就是把空间微生物研究成果应用到老百姓的日常生活中,走到千家万户的餐桌上。”

地球上的微生物登上太空

微生物被誉为“地球之王”,在地球上已存在35亿年,是地球上最大的生物类群,广泛存在于空气、水、土壤及其它生态系统中,在生物圈和地球物质循环中发挥着重要作用。

在自然界,微生物参与元素循环、推动物质转化,与人类关系十分密切。人体表面及体内的正常微生物菌群,有益于人类健康;而由各种病原微生物引起的感染性疾病,则是人类最为常见和多发的疾病。

随着航天技术不断发展,太空已成为人类活动的新空间。原本只在地球上生存的微生物,也随着人类一起登上了太空。例如在“和平”号空间站,人们已经检测到种微生物。

刘长庭介绍,微生物进入太空有两种途径,一种是由航天员携带的。一般来说,健康人体都携带了至少10亿个微生物(如细菌、真菌、病毒等),存在于人体的皮肤、口腔、鼻咽部、胃肠道等部位,这些微生物会随着航天员一起进入太空。

另一种途径是由各类航天器材携带的。尽管载人飞船、航天服、装船产品等各类航天器材和设备,在进入太空之前都会进行非常严格的真空消毒,但由于微生物实在太小,总会有“漏网之鱼”一起搭载进入太空。

空间微生物学家刘长庭

太空中的强辐射、微重力、弱磁场、高真空、极度温差、粒子辐射等特殊环境,必然会诱导来自地球的微生物产生基因突变,进而影响微生物的生物学性状和功能。发生变异的微生物,不仅对航天员的身体健康带来潜在威胁,还会在密闭的环境中形成微生物腐蚀,影响各类精密的航天仪器正常工作。

“国内外研究表明,太空极其特殊的环境,可以加速微生物变异、毒力、耐药性等改变。人体在空间环境中免疫力下降,而病原菌毒力增强。因此,一旦航天员发生感染,治疗难度无疑将会加大。在国际空间站中,曾经多次发生航天员呼吸道、皮肤、结膜等处的感染。”刘长庭介绍说。

为了保障载人航天稳健发展,空间微生物学在国际上方兴未艾。科学家的初衷是解决航天活动中的微生物感染问题。但随着研究走向深入,如何利用太空资源展开微生物研究、服务于地球上的人类,也成为空间微生物学的主要内容。

据刘长庭介绍,目前,空间微生物研究主要包括三种类别:一是病原微生物,包括航天员太空感染防控、地面难治性感染的防治;二是腐蚀微生物,包括空间站设备的防腐研究、新型抗菌材料的研制;三是工业微生物,包括空间微生物制药产业、空间工业微生物的诱变育种。

开创我国空间微生物学

刘长庭在空间微生物会议上

根据计划,我国将于年前后建成空间站。届时,将有航天员长期驻守,这对深入开展我国的空间微生物学研究具有重要意义。

早在年,刘长庭就带领团队开展空间生物医学研究,先后完成了神舟8、9、10、11号飞船、天宫一号飞船及天宫二号空间实验室微生物搭载任务,进行了众多开拓性研究。

例如,他带领研究团队在我国神舟8号搭载了重组人工干扰素ɑ1b菌株,获得了5株高产菌,产量最高可增加3倍,传50代后,仍然稳定。

在神舟10号飞船搭载的产酶溶杆菌,产量提高了3.5倍,具有很好的稳定性,其代谢物可用于裂解重组蛋白的工业生产(如胰岛素及其类似物),具有较高的特异性、效率和稳定性。

在大量科学研究的基础上,刘长庭还提出了“空间微生物分子效应”学说。这一学说有三个理论:空间微生物毒力突变与人体互利共生理论;空间微生物突变与代谢相关空间制药理论;空间微生物腐蚀与洗消材料技术理论。

他由此提出我国空间微生物三个应用方向:保障航天员与人类健康及感染性疾病治疗方向;药物及功能性食品等研发方向;延长航天器在轨运行时间方向。

截至目前,他带领团队在空间微生物领域获得国家专利23项,实用新型和外观设计专利7项,并建立了世界上唯一的空间微生物数据中心。

推动空间微生物技术产业化

让空间微生物造福人类,是刘长庭的不懈追求。他带领团队与北京富乐顿空间生物研究院合作,通过对空间酵母菌进行筛选育种,成功获得多株性能优良的突变菌株,能在高温和低温中发酵,可用于啤酒、葡萄酒、果酒酿造工业的酿酒酵母。

其中,一种可酿造啤酒的葡萄酒发酵酵母已投入了生产。这就是在朋友聚会时,刘长庭带给大家品尝的“太空啤酒”。在啤酒特有的清爽中,含有丁香花的香气,果然与众不同。

太空啤酒

据介绍,用“空间啤酒酵母”生产的“太空啤酒”,目前正在进行工业化生产的前期准备,不久就有望走上老百姓的餐桌。此外,针对单一纯种酸奶发酵剂,公司还成功筛选出了“空间罗伊氏乳杆菌”,也正在进行产业化前期准备。

太空酸奶

刘长庭还大力推动了一系列空间微生物学研究成果的转化和产业化。例如,利用高效复合微生物技术、无机平板陶瓷膜微滤加活性炭技术,大幅提高饮用水的细菌去除率,为航天员的饮用水、生活用水提供保障。

这一先进的水净化技术,可以直接将航天员的洗澡水、生活用水,净化成为饮用水标准。通过高效复合微生物技术,对航天员的大小便进行净化处理,使航天员在航空器有限的活动空间内,能够正常的生活和开展工作。

“空间微生物技术应用广泛。未来,我们不仅可以喝到太空啤酒,吃到太空酸奶,还能使用太空益生菌生产化妆品、抑菌洗液等日用品,用空间微生物育种技术开发药品、保健品、生物饲料、以及各类新材料等。我愿为这一天的早日到来尽心竭力。”刘长庭说。

“我愿为这一天的早日到来

尽心竭力”

(来源:新华每日电讯)




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