種在太空

馬迪

如何能夠在短時間內選育出優良品種呢？人們把目光投向了天空。

“這是一個人的一小步，卻是人類的一大步。”

1969年7月21日凌晨，宇航員阿姆斯特朗和奧爾德林踏上月球表面，留下了腳印、美國國旗和紀念牌，帶走了一些巖石樣本和6千克的“月球土壤”。

嚴格來講，月壤并不能算是真的土壤，它只是巖石的碎屑，不含有機質—月亮上不僅沒有嫦娥玉兔，連能種植月桂樹的土地都沒有。這就是宇宙向我們展示的真面目：空曠、嚴酷、了無生機，但即使這樣，人類仍然沒有放棄在太空中培育生命的努力。

從一萬多年前農業文明的曙光開始，人類就在不停地對賴以裹腹的農作物進行著人工選育—從雜草一樣的野生小麥到現在穗大粒沉的小麥品系，從果粒屈指可數的野生類蜀黍到現代玉米，人們把攜帶不同優良性狀的品系雜交，得到更適合自己的作物。但是，極低的自然突變率和更低的有益突變率，也讓這個過程變得極為漫長。如何能夠在短時間內選育出優良品種呢？人們把目光投向了天空。

早在人類上天之前，第二次世界大戰的硝煙剛剛散去，美國就利用剛剛得到的德國V-2火箭技術和相關人才展開了亞軌道的太空探索。1946-1949期間，新墨西哥州的白沙靶場進行了多次V-2火箭發射，把玉米、種子甚至是猴子送上了天（130-180千米高）。隨后的多年間，除了常見的玉米、小麥、黑麥、棉花、豌豆、洋蔥、擬南芥等植物的種子，小鼠、松鼠猴、獼猴、狗等動物，許多稀奇古怪的東西也參加了“宇宙旅行團”，比如大腸桿菌、海膽的生殖細胞、果蠅的繭以及人類的血液樣本……

這些實驗的目的都是為了研究嚴酷宇宙環境對生物體有什么影響。

除了失重、低溫、沒有水分和空氣之外，太空環境對生物更大的考驗在于宇宙射線。所謂宇宙射線，是指宇宙空間中的高能粒子流。對地球表面的生物來說，地球磁場加上大氣層雙重保護，讓人幾乎感受不到宇宙射線的影響。但如果是在沒有保護的太空中，射線會猛烈撞擊生物的微觀結構，因此有科學家提出，這種沖擊也許會誘發生物的遺傳物質變異，產生新的有益突變，“太空育種學”因此誕生。

太空育種的本質就是輻射誘變育種，也就是借用宇宙空間中本來就有的高能射線作為輻射來源，提高突變產生的頻率：假如自然狀態下每一代作物能隨機產生100個不同的突變性狀，根據演化原理，其中可能只有1個是有益突變，但如果外界手段干擾DNA的復制過程，讓復制產生更多的錯誤，就有可能獲得10000個突變，那么從概率上說其中應該會有100個左右的有益突變可供我們篩選培育。但事實上真的如此嗎？答案仍然撲朔迷離。

1984年，挑戰者號航天飛機在300英里高的地球軌道上放置了一個“長期暴露裝置（LDEF）”實驗艙，用來研究各種材料暴露在太空環境中的后果，其中就包括1250萬顆番茄種子。這些種子在軌道上運行了近6年后回到地球，研究人員對比后發現，它們在發芽率和果實產出方面和普通的地球種子沒有區別。換句話說，太空環境并沒有對這些干燥休眠的番茄種子產生多大的影響。

也許僅僅在天上轉一圈是不夠的，必須生于宇宙、長于宇宙才更能引發突變。1987年，中國發射的第九顆返回式衛星搭載了植物種子和繁殖材料進入太空，后續的類似實驗似乎表明，“巡天”之后發育出的植物具有較大的性狀變異。2006年，“實踐八號”成為了世界上第一顆專門用于農業育種實驗的人造衛星;2002年，國際空間站上的星辰號服務艙開始了日本水菜的種植實驗;2016年，“天宮二號”太空實驗室上完成了擬南芥和水稻兩種植物“從種子到種子”的發育實驗，也利用分子生物學技術對微重力環境下的植物生理特征做了探究。

和停滯已久的地外載人航行一樣，我們的太空生物學研究也仍然處于起步階段。由于育種人員必須從大量的突變體中篩選極少數品質得到提高的品系，因此，數量稀少的航天育種也是個依靠“運氣”的過程—僅靠遨游太空就能獲得又大又好的農作物，這個想法還是太天真了。

農業專家指出，被送上太空的農作物種子就被命名“航天育種”，這是一個認識誤區，更沒有必要炒作其抗病蟲害、高營養、高產量的噱頭。這些“九天攬月”的種子回到地面后，仍需要像傳統誘變育種一樣，連續培育幾代，絕大部分都是沒有突變或者是攜帶有害突變的植物品系。

實際上，“在太空中種地”的意義不僅在于育種。太空環境能提供穩定的失重，可以作為完美的對照實驗，用來探究重力對植物發育到底有什么影響;研究明白如何在飛船上種植糧食，人類才有可能真正地走出地球，開始對宇宙深空的長期探索。此外，未來的宇航時代里，綠色植物也會是漫長航行中不可缺少的環境豐容，幫助我們這個誕生于地球的物種適應太空。深空或許荒涼嚴酷，但人類終將帶著地球上的生機，繼續對星辰大海的征服。