與水熊蟲「合體」 人類就能抵禦太空輻射?

2020-11-23 cnBeta

科學家通過基因分析，發現了水熊蟲抵抗輻射損傷的獨門「武器」——損傷抑制蛋白Dsup。他們還發現，這種蛋白放到其他動物細胞裡也能同樣起到保護作用。太空旅行、火星定居等，是我們「星辰大海」美好願景中的一部分，但人類畢竟是肉眼凡胎，如何抵抗太空旅行或在其他星球上生活可能受到的傷害呢？

最近，有科學家提出，或許可以將水熊蟲的DNA與人類細胞相結合，利用其強大的生存能力，使太空人更能抵抗太空飛行的有害影響。

水熊蟲究竟是「何方神聖」？其DNA真的能與人類細胞結合嗎？對此，中國航天科工集團二院研究員楊宇光對科技日報記者表示：「將水熊蟲DNA與人類細胞相結合併不靠譜，而且還涉及倫理問題。目前，金屬殼體和強磁場屏蔽技術是太空人抵禦長期太空輻射的主流技術。」

水熊蟲生命力強有「獨家武器」

是誰能在零下20攝氏度沉睡30年後成功甦醒；在150攝氏度高溫下鎮定自若；耐得了太空的真空環境、扛得住射線侵襲；在6倍於深海壓力的環境下也能存活？

答案是：水熊蟲！

科學家已知，水熊蟲是地球上生命力最強的物種，這種動物只有約1毫米大小，用顯微鏡才能看清它的樣貌。美國康奈爾大學遺傳學家克裡斯·梅森對美國趣味科學網站指出，水熊蟲是目前已知唯一能在太空環境中存活的動物。

那麼，水熊蟲耐受各種極端環境的「秘密武器」是什麼呢？

科學家通過研究發現，相比其他動物，水熊蟲具有更多超氧化物歧化酶基因，以及更多拷貝的MRE11基因，這些基因可以幫助減輕氧化損傷、修復DNA，從而起到保護作用。此外，水熊蟲體內還缺少一些與環境應激有關的基因，這可能也有助於它們適應惡劣環境。

另據英國《自然》雜誌網站2016年9月20日報導，日本科學家通過基因分析，發現了水熊蟲抵抗輻射損傷的一個獨門「武器」——損傷抑制蛋白Dsup，它可以顯著減少水熊蟲DNA在遭受X射線照射時的損傷。

研究人員還發現，這種蛋白放到其他動物細胞裡也同樣能起到保護作用。他們讓實驗室裡培養的人源細胞也表達了這種蛋白，結果與沒有這種「護盾」的普通細胞相比，表達了Dsup蛋白的細胞在接受X射線輻射後，仍保持了一定的細胞活性和增殖能力，其DNA損傷也比對照組減輕了40%。

「人蟲結合」不靠譜且涉倫理問題

梅森團隊打算在上述研究結論的基礎上進一步研究，他表示，未來可將水熊蟲的DNA和人類細胞結合，幫助太空人長時間抵禦太空輻射的侵襲。

趣味科學網在報導中指出，研究顯示，太空人太空旅行面臨的主要健康問題之一是輻射暴露。如果科學家能找到一種幫助人體細胞抵禦輻射影響的方法，那太空人就能在太空中更健康地生活更長時間。而且，在理論上，這種技術也可以用來減少癌症治療過程中輻射對健康細胞的影響。

儘管梅森對將水熊蟲DNA與人類細胞結合信心滿滿，但楊宇光對記者一針見血地指出：「這事不靠譜，而且涉及倫理問題。」

楊宇光解釋說：「水熊蟲之所以能夠耐受如此惡劣的環境，除了上面所述的基因原因，很大程度上是因為其體型小。」生物物理學告訴我們，如此微小的水熊蟲和另一個大的物體比如人，在真空下的受力狀態，包括能夠承受的力、內外壓力之間的關係等，都是不一樣的。就像跳蚤體長0.5—3毫米，卻能跳出350毫米的高度，相當於身體長度的100多倍，如果人類具備跳蚤的跳躍能力，就能跳到340米左右的高度嗎？這顯然是不可能做到的。「同理，如果將水熊蟲等比例放大到人的大小，它一樣無法抵抗真空環境。」楊宇光說。

此外，梅森表示，如果基因工程能使人類更安全地居住在火星上，而不影響他們在地球上的生活，那這樣的基因工程可能就是合乎倫理的。但楊宇光指出：「如果將水熊蟲的DNA與人類細胞相結合，那麼，擁有外源性DNA的人還算人嗎？這也是一個值得深思的問題。」

金屬和強磁場是「盾牌」

如果將水熊蟲DNA與人類細胞結合的方法不靠譜，那麼，有什麼辦法可以幫助人類長時間抵禦太空輻射的侵襲呢？

楊宇光介紹說，目前科學家正在嘗試多種方法，但比較靠譜的是金屬屏蔽技術以及強磁場屏蔽技術。

「所謂金屬屏蔽，就是使用比較厚的金屬來製造宇宙飛船的殼體，屏蔽太空輻射，這種方法的缺陷是太空飛行器的『塊頭』越大，需要的金屬就越多，導致太空飛行器『體重』增加，發射成本上升。因此，這一方法適合比較小型的太空飛行器。」

為了減小太空飛行器的尺寸，科學家提出了讓太空人「冬眠」的想法。據介紹，目前，美國國家航空航天局(NASA)、歐洲航天局(ESA)都在研究控制太空人「冬眠」的載人深空探測技術。ESA提出了一個從地球一路睡到火星的載人探測概念，該機構認為「可控的『冬眠』是載人太空飛行中一種改變遊戲規則的技術」，並成立了專門從事相關研究的小組，希望使其「夢想照進現實」。

楊宇光說：「『冬眠』的太空人不需要太大活動空間，太空飛行器的體積和質量可大幅減小，輻射防護技術難度和成本因此得以顯著降低。」但這一技術目前還只是個美麗的願景，並未成為現實。怎樣保證「冬眠」技術的安全性——既要絕對保證太空人準時醒來；又要防止「冬眠」對太空人身體造成嚴重損傷，都有很多技術難題需要解決。

至於磁場屏蔽，據國外媒體報導，歐洲科學家目前正計劃利用磁場包圍宇宙飛船，就像環繞地球的磁層，保護太空人免受太空輻射。這一項目名為「太空輻射超導屏蔽」(SR2S)，它能利用超導磁體產生比地球磁層強3000倍的磁場，產生的磁場可改變帶電粒子的路徑，SR2S將圍繞飛船創建一個30英尺(10米)的宇宙射線偏轉力場。

但楊宇光同時指出，磁場屏蔽方法也是一把雙刃劍，因為強磁場本身會給人體帶來傷害。「如何讓強磁場在更好地抵禦輻射的同時不傷害人體，也是個巨大的挑戰。」

從哥倫布發現新大陸，到人類登上月球，再到出徵火星，以及更遙遠的未來，人類探索宇宙的道路從來都非坦途，但這並不能阻止人類邁向外太空的腳步，「路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索」。隨著新技術的到來，人類對於新世界的探索之旅也必將更加暢達。(本報記者 劉 霞)

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