關(guān)于航天生物科技發(fā)展的研究

張漢澤

摘要 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，航天生物科技逐漸走入人們的視線。航天生物技術(shù)是將航天技術(shù)與現(xiàn)代生物技術(shù)結(jié)合起來而產(chǎn)生的一門高新科學(xué)技術(shù)。簡單來說，就是利用返回式空間飛行器，將微生物菌種、植物種子等生物樣本送入太空，在微重力、強(qiáng)輻射等地球上難以實(shí)現(xiàn)的環(huán)境下誘導(dǎo)生物產(chǎn)生變異。然后把這些經(jīng)過誘變的生物帶回地球，利用現(xiàn)代生物技術(shù)，篩選對我們有利的優(yōu)良變異菌種并保存起來，進(jìn)行規(guī)模化生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞 航天科技；生物；變異；科學(xué)研究

中圖分類號 V2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2095-6363（2016）14-0010-01

眾所周知，我國是世界上人口最多的國家，人均占地面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及其他國家。如何促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)長期穩(wěn)定發(fā)展，保障國家的糧食問題是目前急需解決的事項(xiàng)。航天生物科技的發(fā)展，為我們指引了一條新的道路。航天生物科技是將航天技術(shù)與生物技術(shù)交叉的新興技術(shù)，更是培育優(yōu)質(zhì)新生物產(chǎn)品的生物技術(shù)。因此，我們對航天生物科技的研究顯得刻不容緩。本文將從以下幾個(gè)方面敘述這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展和研究。

1航天生物技術(shù)的發(fā)展歷程

1.1國際航天生物技術(shù)的起源

1948年，美國用火箭將一只名叫“Albert”的猴子送上了外太空，也從此揭開了航天生物技術(shù)的序幕。在1961年，前蘇聯(lián)宇航員尤里·加加林是太空第一人，也是人類文明史中邁向太空的一大步。1975年，美國成功發(fā)射了第一個(gè)空間實(shí)驗(yàn)室。它的建設(shè)過程是先發(fā)射無人空間實(shí)驗(yàn)室，然后再通過運(yùn)載火箭將載人飛船送入太空，與停留在軌道上的實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)對接，航天員帶著規(guī)定的東西從飛船的附加段進(jìn)入空間實(shí)驗(yàn)室開始工作。美國在探討微重力等天空特殊環(huán)境對真菌的細(xì)胞效應(yīng)中，發(fā)現(xiàn)搭載飛船后的細(xì)胞質(zhì)流速是地面參照物的110%。

在航天生物技術(shù)中，美國和前蘇聯(lián)捷足先登，早就發(fā)現(xiàn)了航天空間環(huán)境對生物的影響。然而他們更多的把目光放在了空間醫(yī)學(xué)的研究上，尤為考慮這種變異是否對宇航員造成什么方面的影響和對基礎(chǔ)理論的探索，卻忽視了航天科技發(fā)展中生物技術(shù)的應(yīng)用。

1.2我國航天生物技術(shù)的發(fā)展

我國航天技術(shù)發(fā)展雖然趕不上美國和蘇聯(lián)，但在20世紀(jì)60年代，發(fā)射過5枚生物火箭和探空氣球等運(yùn)載工具。并在運(yùn)載工具上實(shí)現(xiàn)了對狗、大小白鼠及其他多種生物樣品的實(shí)驗(yàn)研究。這也是我國航天技術(shù)發(fā)展的第一步。

在1975年11月26日，首顆返回式衛(wèi)星發(fā)射成功，3天后順利返回。這使得我國成為了世界上第三個(gè)掌握衛(wèi)星返回技術(shù)的國家，也為后來的返回式衛(wèi)星搭載微生物進(jìn)行生物研究提供了平臺。

1986年3月，科學(xué)家王大珩、陳芳允等向中央提議，中國要發(fā)展高科技。同年11月，中共中央、國務(wù)院正式批準(zhǔn)了這個(gè)計(jì)劃。這也是我國俗稱的“863計(jì)劃”。在這項(xiàng)計(jì)劃中，科學(xué)家們提出了想要通過衛(wèi)星上搭載生物進(jìn)行生物研究，獲得批準(zhǔn)后，不同于美國、蘇聯(lián)等偏重于理論知識和生物醫(yī)學(xué)的研究，而是把眼光放在了空間微重力等特殊因素引導(dǎo)的生物基因突變育種上。于是，在1987年我國就開始實(shí)施這一計(jì)劃。當(dāng)時(shí)，我國利用發(fā)射的返回式衛(wèi)星首次搭載了微生物菌種和植物種子。在幾天的太空環(huán)游中，有了巨大的發(fā)現(xiàn)：微生物的生長速度產(chǎn)生了較大的變異，有明顯提高、不變、降低或天亡。而赤霉素產(chǎn)生菌，雙加氧酶產(chǎn)生菌在經(jīng)過空間處理后，篩選出效價(jià)提高10%以上的菌株。

當(dāng)然，我們在航天生物科技方面的發(fā)展，也不僅局限于此。例如，我國制藥業(yè)的微生物育種，光靠自然選擇法和理化法己很難滿足，而太空法顯然為我們打開了新的大門。我國加入WTO后，制藥企業(yè)更是面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。目前我國的生產(chǎn)菌種與國際上同類高產(chǎn)菌種相比，仍有很大的差距。而一味引進(jìn)其他國家的生產(chǎn)菌種也不可考，畢竟除了價(jià)格高額以外，其他國家出于保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)的目的也不愿意傾囊相授。因此，為了發(fā)展我國國民經(jīng)濟(jì)，采用新興技術(shù)來培養(yǎng)屬于我們自己的優(yōu)良高效生產(chǎn)菌種，是非常有必要的。

自20世紀(jì)80年代以來，我國的航天生物發(fā)展技術(shù)越來越好，空間誘變育種中取得的成績也越來越突出。我們用無數(shù)次的實(shí)驗(yàn)和探索證明了外太空環(huán)境對生物誘變育種的重大成效，也使得其他國家紛紛向我們拋出橄欖枝。目前我國的航天生物技術(shù)雖然沒有完全成熟，但也走在世界前沿，實(shí)在是鼓舞人心。

2航天生物技術(shù)發(fā)展的意義

在高中生物學(xué)習(xí)中，我們對基因突變是新基因產(chǎn)生的途徑，是生物變異的根本來源，是生物進(jìn)化的原始材料這一概念耳熟能詳。也都知道基因突變受到很多方面的影響。它可以是自發(fā)的產(chǎn)生的，也是可以通過誘導(dǎo)得到的。自發(fā)變異的不多贅述，主要談?wù)務(wù)T導(dǎo)因素。誘導(dǎo)因素有物理因素和化學(xué)因素，物理因素主要有輻射射線等，而化學(xué)因素主要是一些誘變劑。

而利用太空環(huán)境誘發(fā)生物的變異，則具有自發(fā)突變，理化突變都無法比擬的優(yōu)勢。生物體或生物組織經(jīng)過空間誘變以后，突變率會提高大家都知道，那么到底會提高到何種水平呢？航天發(fā)射耗資如此巨大，每年全世界發(fā)射的返回式衛(wèi)星和宇宙飛船更是寥寥無幾，那么我們?yōu)槭裁催€要執(zhí)著于航天生物呢？

其實(shí)，在有關(guān)學(xué)者經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)研究后發(fā)現(xiàn)，空間誘變使得基因突變率大大提高。變異量甚至高出地球上自發(fā)及理化手段產(chǎn)生變異的好幾個(gè)數(shù)量級！數(shù)據(jù)顯示，地球上的生物變異量為20萬到兩百萬分之一，而空間變異量是千分之幾甚至是百分之幾。這樣的數(shù)據(jù)顯然值得讓各個(gè)國家前赴后繼想要發(fā)展航天生物技術(shù)。總而言之，航天生物技術(shù)中的誘變育種大大縮短新品種的研發(fā)周期，是一種非常有效的育種方式。而航天生物技術(shù)的發(fā)展也將大大提升我國相關(guān)產(chǎn)業(yè)的核心競爭力。

3中國航天生物技術(shù)的應(yīng)用

3.1東方紅公司

談到中國航天生物技術(shù)應(yīng)用的領(lǐng)航者，北京東方紅航天生物技術(shù)股份有限公司當(dāng)之無愧。它是國家認(rèn)定的高新技術(shù)企業(yè)，更是中國空間生物技術(shù)應(yīng)用的核心企業(yè)。它的主要優(yōu)勢是將航天技術(shù)和現(xiàn)代生物技術(shù)完美結(jié)合，充分利用中國航天的資源優(yōu)勢，大力發(fā)展了中國航天生物科技的研究。該公司曾多次利用神舟號飛船和實(shí)踐號衛(wèi)星進(jìn)行空間搭載以及空間誘變育種研究。據(jù)資料顯示，先后搭載了“東方紅一號”酵母菌株、天曲母菌、輔酶Q10菌株、紫杉醇真菌、靈芝等微生物菌種，開發(fā)出天曲、宇航口服液為等大量的航天生物成果，取得了很多有利于國家發(fā)展和國民健康的優(yōu)異成績。

3.2亨通光華制藥公司

航天誘變育種技術(shù)，當(dāng)然與制藥業(yè)的發(fā)展分不開。目前我國已經(jīng)選育出一些效價(jià)高、品質(zhì)優(yōu)的抗生素和酶制劑菌種。這些抗生素和菌種在經(jīng)過空間誘導(dǎo)變異后被選出培養(yǎng)，應(yīng)用到生產(chǎn)中，而且產(chǎn)量十分優(yōu)秀。

1999年，西安亨通光華制藥有限公司首次將生產(chǎn)菌種α-溶血鏈球菌D33#通過神舟一號送上外太空。不僅如此，該菌株還經(jīng)歷了“神舟二號”“神舟三號”“神舟四號”“神舟六號”飛船和第十八、二十、二十一和二十二顆返回式衛(wèi)星的多次搭載。在太空中成功實(shí)現(xiàn)多次誘變，這種累加效應(yīng)是無法模擬和復(fù)制的。這也讓西安亨通光華制藥有限公司成為了我國目前為止唯一通過航天誘變育種手段對生產(chǎn)菌株進(jìn)行創(chuàng)新的大型制藥企業(yè)。航天生物技術(shù)讓我國的制藥業(yè)得到了重要的發(fā)展。也因此讓該技術(shù)成為了世界工農(nóng)業(yè)中頂端的科學(xué)技術(shù)課題之一，發(fā)展前景十分可喜。目前，國家的“863計(jì)劃”仍支持空間搭載技術(shù)作為一個(gè)重要方向。

4結(jié)論

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類的科學(xué)研究已經(jīng)不只是大陸和海洋。我國這幾十年來在航天技術(shù)方面的迅猛發(fā)展，開辟了開發(fā)培育新品種的新途徑，提高了國際競爭力，也使人們對航天事業(yè)的發(fā)展充滿好奇和期待。我們國家還需要更多愿意為航天生物技術(shù)做出貢獻(xiàn)的杰出人才，面對這些成就，我們不能沾沾自喜，故步自封，而要繼續(xù)一路前進(jìn)，加強(qiáng)自己的長處和優(yōu)勢，將來利用生物新技術(shù)提高生物育種、制藥等方面的市場競爭力，為我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會發(fā)展做出更多的貢獻(xiàn)。endprint