俄罗斯:将首次在太空进行DNA测序

文章作者:李星儿 | 2016-07-16
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北京时间7月7日早上9:36,俄罗斯联盟号载人宇宙飞船于哈萨克斯坦拜科努尔发射基地发射成功,搭载三名宇航员飞向国际空间站(International Space Station)。

  美国女宇航员凯特·鲁宾斯(Kate Rubins)以及另外两名分别来自俄罗斯和日本的宇航员,将在国际空间站(ISS)停留四个月。鲁宾斯分子生物学家的身份尤为引人注意,她此行的目的包括将在空间站的微重力和特定空间环境下完成上百项科学实验,其中就有第一次在太空进行DNA测序。

搭乘飞船的美日俄三名宇航员。来源:NASA搭乘飞船的美日俄三名宇航员。来源:NASA

  1. 不可多得的科学家宇航员

  据美国航空航天局(NASA)的介绍,今年37岁的生物学家鲁宾斯2009年从3500名申请者中脱颖而出,已经接受了长达7年的宇航员训练。

  她有着一份骄人的履历:1999年毕业于加州大学圣迭戈分校,获得了分子生物学的学士学位。之后到斯坦福大学深造,2005年获得了癌症生物学的博士学位。攻读博士期间,她从事有关HIV病毒与宿主细胞结合机制的研究。毕业之后,她加入麻省理工学院的Whitehead Institute成为一位独立研究员,领导一个14人的研究小组。她的工作包括与病毒与宿主细胞的相互作用和病毒基因组有关的研究。在埃博拉疫情肆虐之时,她深入疫区刚果,与美国军方的医疗机构合作研究埃博拉病毒。她还曾与美国军方传染病医学研究所和美国疾控中心(CDC)合作构建了天花的传染机制。有鲁宾斯这样丰富科学研究经验的宇航员对于NASA而言不可多得。

  在太空中,鲁宾斯将主导多项科学实验,其中包括第一次在微重力环境下用U盘大小的DNA测序仪进行DNA测序,以及从细胞生物学的角度,观察太空站的生活会对宇航员的骨骼和心脏细胞带来怎样的生理变化。

来源:NASA

  2. 最令人激动的是太空DNA测序实验

  在此前接受美国《连线》(Wired)杂志专访时,罗宾斯说在众多实验中,最令她激动的还是DNA测序实验。

  她说,“在空间中,我们将会使用迷你型的DNA测序仪MinION Sequencer完成测序实验。我们将会观察这项技术在微重力的环境中是如何变化的,比如,液体样品是否会发生某种形态上的变化?样品流入测序仪的方式是否发生变化?我们可以从这个实验中得到好的数据吗?”

  鲁宾斯强调说这次实验可以得到实时的第一手DNA测序数据,不仅可以验证这种技术在外太空的实用性,也可以帮助人们了解在辐射以及睡眠变化对于基因组的影响,对于未来在太空站上研究人类疾病以及火星探险意义重大。

  太空站是一个微重力环境下的封闭系统,就好像一个特殊的实验室,可以开展很多在地球上无法进行的实验,比如在改变重力条件下进行实验,对密闭环境下的微生物进行研究等。太空站以27600多公里的时速绕地旋转,磁场也会发生变化,在这样的环境下,可以观察到在地球上的实验室无法模拟的现象。这让作为科学家的她既感到激动,又责无旁贷。

  3. 为了进入太空的梦想

  鲁宾斯出生于1978年,成长于美国宇航事业飞速发展的80年代,她说自己从小就梦想成为一名宇航员,并将美国第一位女宇航员萨莉·莱德博士(Dr Sally Ride)视作偶像。莱德博士是一位物理学家,1983年,32岁的她成为第一个进入太空的美国女性(编者注:莱德博士2012年因胰腺癌病逝)。在得知2009年NASA选拔宇航员的消息时,鲁宾斯义无反顾地报了名。今天,她终于实现了自己30多年的梦想。

鲁宾斯使用VR技术进行训练。来源:NASA鲁宾斯使用VR技术进行训练。

  在NASA长达数年的训练中,她学会了开飞机,使用俄语和其他宇航员交流,学习如何使用复杂的空间站系统,如何进行太空漫步,如何在太空中锻炼,她甚至学会了如何修理空间站的马桶……

  在被问到在太空中闲暇时最想做的事情,她说,和很多宇航员一样,就是静静地观察人类居住的这颗蔚蓝色的星球,仿佛一个孤岛漂浮在茫茫宇宙中。她还将通过NASA的官方Twitter账号发布自己的实验进展,并发来自己拍摄的外太空照片。

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