直擊星空殺手

茫茫宇宙，承載了人類多少夢想和渴望，遺憾的是，太空輻射始終帶頭阻擋人類前進的腳步。1953年，DNA雙螺旋結構被提出，自那之后，為了人類的宇宙之夢，DNA和太空輻射展開了一場曠日持久的戰爭。直到今天，人類也只能踏上月球。但是，這并不能熄滅人類向往太空的熱情。

繼美國“勇氣號”和“發現號”成功登陸火星后，美國在最近宣布的新太空探險計劃中，把火星載人登陸作為主要目標，計劃21世紀30年代中期之前將航天員送上火星。不過，在那之前，人類恐怕先要幫DNA打贏這場“戰爭”。

太空輻射：致命障礙

太空輻射是一種包含伽瑪射線、高能質子和宇宙射線的特殊混合體。嚴格說起來，航天員還從未經歷過完全劑量的太空輻射。即使是常年運轉的同際空間站，它的軌道距離地表也僅有400千米，尚在大氣層內。絕大部分的太空輻射被地球大氣層隔絕或被地球磁場偏轉，真正能影響到航天員的只有很小的一部分。在這樣的保護措施下，據某些統計資料顯示，仍有1/10以上的航天員死于太空輻射直接或間接造成的癌癥——太空輻射的危險性根本不是實驗室里的模擬實驗能準確估計出的，它直接攻擊的目標是生物賴以繁衍的DNA。

作為遺傳物質，DNA的可靠性具有重要意義，它需要把遺傳信息準確地傳遞到后代。組成DNA分子的4種脫氧核糖核苷酸的不同序列代表了不同的生物指令，它們的組合千變萬化。在生物體內，一旦某些關鍵序列被改變甚至破壞，那么無異于將組成生命的多米諾骨牌推倒了一塊，必會引起難以預測的連鎖反應。

宇宙中，各種天體不斷向外輻射著電磁波和高能粒子，它們包括眾多肉眼難以辨別的短波長(波長低于440納米)高能射線，例如γ射線、紫外線；以及高能粒子束，如太陽日冕吹出的高能等離子體流——太陽風、質子、α粒子、其他較輕的原子核。這些“殺手”躲在貌似漆黑的太空中，每時每刻都在“密謀”著破壞生命本源——DNA。

當我們藏身地表，大氣層和地球磁場的保護使每個人每年平均接受的輻射量約為350毫雷姆(1雷姆＝10-2希[沃特])。而身處近地軌道空間站，80天的生活會讓航天員受到17800毫雷姆的輻射量——相當于他在地球上生活50年受到的輻射量總和。照此推算，按目前航天技術條件下從地球到達火星要超過一年時間預估，一位航天員從地球到火星往返一次，至少要受到160000毫雷姆的輻射——相當于在地球上生活460年所受的總輻射量!實際情況也許更糟，一位“阿波羅”號的航天員曾回憶稱，在飛向月球的路上，他們一路看見宇宙射線“像火花一樣在我們的視網膜上閃耀”

在致命威脅下，DNA展開了一系列反擊。

DNA：給力防御

在生命產生的早期，地球還未產生臭氧層的時候，紫外線毀滅了無數DNA。為此，生物的DNA在漫長的進化中產生了多套行之有效的機制。

其中，光修復系統是一種最簡單最古老的修復機制。幾十年前，Albert Kelner在研究紫外線對鏈霉菌的作用時，發現了一個有意思的現象。一般情況下，紫外線會使DNA產生嘧啶二聚體。嘧啶二聚體的產生，令DNA分子在合成的時候產生錯誤的化學鍵，從而發生突變致死。但是在光照作用下，它們在紫外線照射下的存活力提高了10萬倍。后來的研究表明，細胞內一種叫光解酶的蛋白質，可以幫助細胞去除嘧啶二聚體，制止突變。光解酶能向受損的DNA鏈轉移一個電子和一個質子，在幾納秒的時間內修復損傷，解散錯誤的化學鍵，讓脫氧核糖核苷酸“各歸各位”。

相比紫外線，某些能量更高的宇宙射線甚至可以直接打斷DNA分子鏈，造成缺口處基岡功能缺失，導致DNA無法進行復制，最終致死。為此，生命在演化過程中“學會”了利用重組機制精確修復DNA缺口。簡單來說，由兩條核苷酸鏈組成的DNA，如果其中一條鏈出現了缺口，那么細胞就會利用另外一條完整的鏈上的序列信息，作為模板還原缺口丟失的遺傳信息。

還有一種SOS修復機制，它是細菌在DNA受到嚴重損傷、處于危急狀態時誘導的一種DNA修復方式。這種修復結果只能維持基因組的完整性，但是修復后的DNA序列會發生很多錯誤。不過對于細菌群落來說，1萬個細菌里面只要有1個能夠存活下來把遺傳物質傳遞下去，犧牲就沒有白費。

上述種種，為人類研究自身DNA，戰勝太空輻射，邁向宇宙深處提供了重要的研究依據。

科技：積極協助

1990年，美國科學家對一位聯合型免疫缺乏綜合癥患者進行了首例基因治療，并獲得了較好的療效。20年過去了，基因治療已經擴展到了眾多醫學領域。

目前常用的是病毒載體腺病毒和慢病毒。其中慢病毒轉導的RNA能夠逆轉錄成DNA并整合到細胞的基因組內，也就是說它能讓所轉的基因在細胞內永久性表達。第一位接受基因治療的病人，就是體內與免疫系統功能相關的一個關鍵基因發生突變。醫生通過慢病毒攜帶正常的基因，感染細胞后彌補了突變基因缺失的功能。

這種思路同樣可以應用在對抗太空輻射中。比如光修復系統中的光解酶的合成和SOS修復機制的運行，同樣是某段基因主導，能將之轉入航天員的基岡中，在某種程度上增強他們對太空輻射的抵抗力。

為了保證轉入的基因不會在航天員的基岡中胡亂“安家”，可以利用鋅指核酸酶進行定點基因打靶。鋅指核酸酶是一種人工構建的蛋白質，它利用鋅指模塊來識別特定的DNA序列。鋅指模塊是一種蛋白質模塊，它就像一根手指一樣插入DNA螺旋中，特異性地識別一段DNA序列。只要6個鋅指模塊，就能識別18個脫氧核糖核苷酸的序列，它在基因組里面出現的概率是(1/4)，重復的可能性趨近于零，基本可以實現基因的定點插入。

相信在人類的努力下，隨著科技的發展，勝利的天平將漸漸向DNA傾斜，待它取得勝利之日，亦將是人類戰勝太空輻射，遨游宇宙之時。