這個(gè)中學(xué)生，要解開宇航員健康之謎

王馨立

安娜·索菲婭是個(gè)相當(dāng)聰明的姑娘，她4歲時(shí)就想遨游太空，現(xiàn)在她已17歲，正大步跨向兒時(shí)的夢想。

2017年，美國有300多名中學(xué)生破天荒地參加了一個(gè)把基因項(xiàng)目送進(jìn)太空的競賽，只有安娜·索菲亞的項(xiàng)目被選中。這個(gè)科學(xué)項(xiàng)目是為了更好地了解宇航員是如何保持他們的健康的。

2017年4月，美國航空航天局讓安娜·索菲婭的研究項(xiàng)目搭乘獵鷹號火箭飛往國際空間站。幾天后，宇航員在國際空間站上開展了這個(gè)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)最終可以幫助科學(xué)家了解更多關(guān)于太空旅行如何影響人類身體的信息。

太空生活影響宇航員健康

在太空，宇航員要體驗(yàn)微重力即失重狀態(tài)，由于失去了地球大氣層的保護(hù)，他們還要暴露在輻射環(huán)境中，同時(shí)還得忍受更大的心理壓力，這些都可能影響宇航員的健康。一直以來，美國航空航天局對宇航員在太空的身體狀況及心理壓力極為關(guān)心，并不斷進(jìn)行測試。有兩個(gè)美國宇航員是雙胞胎兄弟，哥哥名叫馬克，現(xiàn)已退休，弟弟斯科特在太空待了近一年。科研人員對他們兄弟倆進(jìn)行了測試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：弟弟返回地球后，身體被拉長大約5厘米，肌肉萎縮，皮膚變得易過敏。雖然兩人的基因幾乎完全相同，但經(jīng)歷了太空生活后，弟弟的身體狀況發(fā)生了很大的改變。

安娜·索菲婭說，在她很小的時(shí)候，就知道宇航員在太空生活時(shí)要比地球上更容易生病，因?yàn)樗麄兊拿庖呦到y(tǒng)弱化了。因此，她開始學(xué)習(xí)有關(guān)太空和人類身體方面的知識。除了生物學(xué)方面的知識，她還跟著老師學(xué)習(xí)科學(xué)期刊中的相關(guān)研究文章。通過這些學(xué)習(xí)，安娜·索菲婭知道，人類與其他生物的DNA分子攜帶有遺傳信息，而太空飛行會導(dǎo)致人的DNA發(fā)生變化。在研究中她還發(fā)現(xiàn)，環(huán)境也會影響人的健康，其途徑是通過微妙的DNA核外遺傳來改變。這些變化來自飲食、有毒物質(zhì)和其他因素，它們會影響人體的許多功能，其中包括免疫系統(tǒng)的功能。

地球與太空同步的實(shí)驗(yàn)

基因研究項(xiàng)目要順利開展，需要使用一種新的器械——微型的PCR機(jī)，該裝置能把DNA復(fù)制成數(shù)以百萬計(jì)的微小模塊，以此來幫助科學(xué)家進(jìn)行研究。

安娜·索菲婭在得知微型PCR可以監(jiān)測核外遺傳的變化后想出了一個(gè)點(diǎn)子。她與指導(dǎo)老師、麻省理工學(xué)院生物學(xué)研究生霍利·克利斯坦森一起，研發(fā)出兩個(gè)相同的程序來進(jìn)行操作，一個(gè)在地球上，一個(gè)在國際空間站。這樣做的目的是，看微型PCR機(jī)是否在太空也能像在地球上一樣工作，因?yàn)榇饲斑@個(gè)機(jī)器從未被用于太空。

基因研究項(xiàng)目被選中后，安娜從斑馬魚魚苗體內(nèi)提取出DNA樣本，然后復(fù)制了另一套相同的樣本，一套隨微型PCR機(jī)一起發(fā)送到太空，另一套利用PCR機(jī)在地球上進(jìn)行研究，這樣就可以不間斷地比較兩項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。借助斑馬魚魚苗的DNA，研究者可以通過核外遺傳的變化，尋找到標(biāo)記物，以它作為標(biāo)準(zhǔn)或者參照，驗(yàn)證微型PCR機(jī)在太空工作是否與在地球上工作一致。

2017年4月，部分實(shí)驗(yàn)品搭載火箭從肯尼迪航天中心發(fā)射升空送往國際空間站，安娜作為代表出席了發(fā)射新聞發(fā)布會，在觀看火箭發(fā)射時(shí)，她感嘆道：“簡直難以相信正在發(fā)生的一切！”

實(shí)驗(yàn)品到達(dá)國際空間站后，英國宇航員蒂娜·皮克把微型PCR機(jī)打開，這是人類第一次在太空做復(fù)制DNA的研究，而且在地球上，相同的實(shí)驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行。一個(gè)月后，皮克安全降落在太平洋，把樣品帶回地球。安娜通過國際空間站的視頻信號，對皮克做出的貢獻(xiàn)表示由衷的感謝。

安娜取回來自太空的樣品，立即與地球上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和比較，結(jié)果與她所預(yù)計(jì)的完全一致，這也證實(shí)微型PCR機(jī)在太空能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。安娜認(rèn)為：“這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明，我們現(xiàn)在可以利用它來探索宇航員在太空的DNA變化以及可能會影響他們健康的因素了。”endprint