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空间生命科学——探索生命演化的前沿学科

伴随着人类空间探索活动尤其是载人航天工程的发展,科学家们越来越关注空间条件下微重力、强辐射和高真空等环境因子对生命体系的效应研究,我国的科研工作者们也在空间生命科学领域进行了大量工作并取得突破性进展。刘志恒正是专家团队中的一员,身为中科院微生物研究所研究员,已年逾古稀的他依旧精神饱满、目光矍铄,言谈举止间洋溢着对科研的热爱与执着。

从1975年在新疆农科院建立起微生物研究室,到2011年荣获微生物学领域最高奖项“伯杰氏奖章”(Bergey Medal),刘志恒在微生物学领域已卓有成就,但这并非他科研兴趣的全部。早在1987年,刘志恒就开始从事空间生命科学领域的研究。如他所言,微生物学的研究与空间生命科学研究存在着紧密的联系:“微生物是生命存在的最早载体。微生物学研究在生命科学尤其是地外生命及其起源的研究中是一门重要的学科。科学家们将微生物作为科学卫星上的搭载样品,记录其在高温、低温、高真空、粒子辐射及紫外射线和磁场变化等空间环境条件下产生的生物学效应,由此为人类探测其他行星、建立空间站等工作提供有力的科学依据,也使人类更好地认识生命演化规律。”

在谈到当前我国空间生命科学领域的研究进展时,刘志恒说:“半个多世纪以来,科学家们针对地球生命进入外界空间环境可能会产生的生物学效应已经进行了大量的研究。通过观察记录空间微重力环境下细胞、微生物的生存、变化和适应性等科学问题,不仅可以拓展对生命存在条件的认识,为人类在空间长期生存面临的心血管、肌肉及骨骼系统、免疫功能等一系列生理问题提供必要科学数据,还有助于验证地球上的生命是否有可能来自宇宙空间的理论,拓展空间生命科学的研究领域。”

2016年4月6日,我国首颗微重力科学实验卫星“实践十号”成功升空。这个搭载着19项创新性科学实验太空“超级实验室”肩负着巨大的使命,要在太空微重力环境下揭开生命演化、生物效应的科学秘密。“在‘实践十号’发射前,科学家们经过十余年的筹备和酝酿,从上百项预备实验中遴选出这19项具有先导性的科学实验项目,其中和生命科学相关的有十余项。”谈到这里,刘志恒满是自豪之情,声音也尤为洪亮,“我们的每一项实验任务都是全新探索,研究空间环境对家蚕发育情况的影响、微重力条件下造血干细胞的培养、哺乳动物胚胎早期发育等课题,不仅有着重要的科学研究价值,也具备广阔的应用前景。”

如今,我国在空间科学领域的基础研究向应用转化的“产出效应”日益明显。刘志恒介绍:“当代精准医学中,可以利用粒子线治疗癌症、或将放射源植入肿瘤内部进行治疗;根据对空间环境的研究而专门设计的‘航天员食品’可以免除物质流失、抗肌肉萎缩和抗辐射;对空间培育的蔬菜瓜果进行研究,也为地球育种提供了科学的依据。将这些研究成果应用于工农业及医学领域,其发展前景将是巨大的。”

尽管我国尚属空间科学领域的新兴国家,但前景广阔、潜力巨大。在刘志恒看来,加强科研创新是推动空间科学发展的关键。刘志恒表示,“无论是空间生命科学或是其他学科,创新性都是必要条件。我认为未来的空间生命科学将会是各国争相发展的一门学科,这要求我们必须加强重视并不断创新。今年3月17日中科院发布《2016—2030空间科学规划研究报告》,提出了一系列空间科学计划,其中也包括探寻生命起源、演化及基本规律等前沿领域科研项目,为我国空间科学未来发展提供了强大的动力。我期待着中国科学家们不懈努力,在世界上获得重大科学突破。”

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