DNA如何實現在太空中永久保存?時空穿越期待與外星人「偶遇」

2020-12-04 冷眼科學

作者:文/鄧興菊

關於未來,我們可以有很多假想。在時間這個長河裡,或許終有一天人類可能會走向滅絕。當太空永久保存DNA再次啟動以後,也許就能被外星人發現,產生偶遇,這是時空穿越的期待嗎?是真的話,然後再重新創造出人類這個物種,這樣的想像是不是充滿了科幻色彩?什麼是「永久」?這個時間的緯度和地球上的時間概念是完全不同的,甚至可以說是超越了人類的發展史,它的時間單位是萬年,這個長度比文字或者電子信號的形態儲存時間都要長久的多。

目前,已經被送入太空的DNA有華南虎,通過將其放置在特定容器裡然後飛向太空。除了各種動物的樣本以外,前不久有科幻作家的DNA樣本也通過火箭運輸到了太空,希望通過後期的觀測能夠實現太空的永久保存。DNA在不同的環境中保存的時間是大不相同的,比如在緩衝溶液這個相同的環境下,4℃只能保質幾天,而-20℃則可以保存幾周,但是在-80℃的環境下則可以保存幾個月之久。如果要保存更久的話,那就只有離開水的環境,這樣水解酶便無法發揮作用,像DNA乾粉在氮液中的保存就是這個原理。

在國外也有學者用小牛的胸腺DNA樣品進行研究,在反覆的凍融過程中,發現他的雙螺旋結構發生了變化,這一現象說明了DNA樣品的冰凍速率和凍存的溫度,對於DNA的降解都有很大的影響。英國牛津大學通過對西伯利亞和紐西蘭土壤標本的研究也有新的發現,在這個土壤裡DNA可以保存40萬年之久,也就說明了自然界在DNA的保存時間上比我們人類想像得要久遠的多。

需要穿越這千萬年的時間,自然是要做足基本保障的。太空基因容器是需要有智慧財產權的,裝載DNA的容器需要實現隔絕空間輻射的能力。同時,它搭載的科學試驗微小衛星需要將相關的記錄數據返回,這個數據包括基因樣本的發射過程和軌道保存期間的環境等。數據的回傳主要是拿來驗證太空保存的有效性和可行性,並不會將相關樣本取回地面。並且,基因樣本在完成採樣之後,還需要進行穩定化處理,這其中就包含了溶劑處理和乾燥處理等。

從DNA的特性角度來說,低溫和真空都是保存的有利條件,它相當於是存儲生命信息的一個容器,通過ATCG的不同排序實現可遺傳信息的記錄。DNA最怕的就是水解酶,酸鹼度和輻射這三種,當DNA遇到水解酶,它的磷酸二酯就會被切斷,會像斷了線的珠子掉落一地。游離的金屬粒子會讓DNA發生催化反應,無法保持環境中的酸鹼度從而導致變性。輻射中高能粒子則能使DNA斷裂樣化,高溫和高壓都會對其穩定性造成影響,這也就是為什麼輻射和紫外線都能造成基因變異的原因之所在。

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