说起太空上的科学研究，第一个浮上脑海的往往是探索外空的物理研究。但除此之外，还有生物学实验。根据《Nature》期刊所述，截至目前为止，在太空上执行的实验超过 3,000 项，其中有 1,200 项就是涉及生物与生技领域，甚至超出物理实验 300 项。
太空生物实验远超乎想像
太空实验似乎着眼于微重力与低重力对水滴或烛火的影响，而这些物理性质的实验很容易展示在大众面前。相比之下，将生物实验结果示于众无疑是一项艰困的挑战。你知道 2016 年曾在国际太空站实施奈米孔定序吗？这只在《小小兵》电影上映后一年，却没什么人知道！
一个 USB 大小的定序器就可以提供微生物在国际太空站上的生长资讯，但生物学实验绝不仅止于微生物，还囊括人类免疫系统、植物生长、基因表现、神经疾病、癌症疗法，以及国际太空站上实验室的温室气体排放。
基因线上国际版：一睹太空上的生物实验！生物实验能解决人类的困境？
以下整理在太空执行过的生物实验：
- 微重力对身体系统的影响：大多数生物实验是借由鼠类实验或细胞培养来完成。鼠类动物生命周期比人类短，所以十分适合用以研究人类在太空飞行时可能会发生的老化相关并发症。除此之外，鼠类也可以用来研究微重力对身体系统的影响，如肌肉骨骼系统、心血管系统、神经系统及生殖系统等等。
- Myotones 实验：是一项由欧洲太空总署（European Space Agency，简称 ESA）主导的实验，不仅能协助解决太空人所面临的肌肉萎缩，也制定并优化他们的复健计画。
- 治疗免疫疾病：研究显示，当太空在轨道航行时，他们的免疫系统会受到抑制。我们可以透过研究这些太空人的免疫系统是如何反应，进而治疗如气喘的免疫疾病，而这项机制可用于活化个体的免疫细胞。
- 单株抗体大迈进：说到人类健康，怎么能不提到癌症。走进太空的实验也不外乎是要找到能更有效对付癌症的绝佳利器。用于治疗癌症的单株抗体溶解度低，因此需要用静脉注射来进行。然而，使用结晶法便能将药物浓缩成一小包装，这样一来，药物在冷链（Cold Chain）之外也能够长距离运送，对患者施行治疗也更方便快速。
- 基因工程植物：我们力图扎根于其他星球，而在这些远离家园的新栖所，仍需要自给自足的方法。尽管很轻易就能透过化学方法达成气体转换，但如何在这些星球土地上种出粮食才是问题。因此，科学家转而投入基因工程，试图制造出不仅可以在恶劣环境下生存，也还具有营养价值的植物。
- 寻找微生物新生存地：近年，科学已揭示微生物在我们日常生活中扮演的重要角色。但是，一旦我们离开地球，转移阵地到其他星球，这些重要的微生物能在新地方生存吗？与宿主——也就是人类——的相互作用会因此改变吗？为厘清这点，一批耳乌贼（Bobtail Squid）与他的共生小伙伴费氏弧菌（Vibrio fischeri）一同被送往太空，费氏弧菌出现在耳乌贼的特定器官上，并能使乌贼在黑暗中发光。
- 细菌的太空旅行挑战：以微观角度来看，研究发现某种细菌可以安然度过太空旅行的挑战。这无疑是一特别的发现，这项实验引发更多生命起源的说法，或者生命其实是由陨石或宇宙尘埃带来的？甚至加深人类前往外星寻找栖地的决心。
- 双胞胎实验：有时候太空人会变成受测者，而不是施测者。美国太空总署（National Aeronautics and Space Administration，简称 NASA）一项热门的的双胞胎实验便是研究拥有相同遗传结构的双胞胎，长期活动在不同的环境的情况下，低重力对他们有何影响。而在端粒长度、基因表达，甚至微生物组成方面都观察得到可逆的差异。短端粒的增加与某些基因表达的缺失显然为太空飞行的风险提供各项重要的线索。
危机与转机是一体两面
现在，已有许多公司正积极地想要开拓其他星球，以延续人类存在的时间，那么太空上的生物探索会不会成为下一项有勇无谋、只得沦为空想的计画呢？
虽然各项新颖的技术，如 CRISPR 的可用性，已向人类揭示往未知领域探险的可能性，但是贺建奎的基因编辑婴儿实验不也同样引起轩然大波。
允许太空人执行这些实验时，也该审慎考虑他们可能会在外星上暴露于致命的危险。这是在科学伦理上需要仔细权衡的地方。
原文：Ameya Paleja
编译：Lauren Kao
延伸阅读：太空旅行会让人精疲力尽？粒线体功能会被大幅影响！参考资料：
- https://www.nature.com/articles/d41586-020-03085-8
- https://www.dlr.de/content/en/articles/missions-projects/horizons/experimente-horizons-myotones.html;jsessionid=3DB532FDF67D56EC421FACD1A0110C11.delivery-replication1
- https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/news/b4h-3rd/hh-understanding-asthma-from-space
- https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/news/b4h-3rd/hh-improving-treatments-tiny-crystals
- https://www.nasa.gov/centers/marshall/news/industry-partner-for-space-based-study-of-alzheimers-key.html
- https://edition.cnn.com/2020/08/26/world/earth-mars-bacteria-space-scn/index.html
- https://www.science.org/doi/10.1126/science.aau8650
- https://leaps.org/should-science-give-astronauts-genetic-superpowers-for-space-travel/
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