基因測序首次進入太空舞台

知識 07-11

近日，三名宇航員搭載俄羅斯聯盟號宇宙飛船前往國際空間站，並計劃在接下來的四個月中進行數百項科學實驗。值得關注的是，人類將在太空環境下首次完成基因測序工作。

基因測序首次進入太空舞台

▲參與本次任務的三名宇航員

本次基因測序工作將由女病毒學家凱特·魯賓斯（Kate Rubins）博士主導。凱特在斯坦福大學獲得了生物學博士學位，在HIV、天花和埃博拉等致命病毒的基因組研究方面有著很深的造詣。在太空，她將對來自病毒、大腸桿菌、以及小鼠的樣本進行基因測序。

基因測序首次進入太空舞台

▲訓練中的凱特

在太空進行基因測序並不是一件容易的事，它首先要克服的問題就是測序儀器的尺寸。常規測序儀有小冰櫃那麼大，重量可達30到50公斤。將這樣龐大的儀器運上太空成本可達100多萬美元，且會佔用空間站內寶貴的空間。為了解決這一問題，NASA決定採用來自英國牛津Nanopore公司開發的MinION測序儀。這款測序儀可裝在外套口袋中，便於攜帶。只要連上網路，它就能夠正常工作了。

基因測序首次進入太空舞台

▲MinION測序儀體積小巧，適合太空任務

凱特為這次實驗做了充足的準備。2009年，她加入了NASA，並在水下完成了大量訓練。為了保證在太空中進行基因測序的流程萬無一失，凱特也在失重的飛機上演練了多次操作步驟。她的努力讓她即將成為在太空進行基因測序的第一人。

基因測序首次進入太空舞台

▲在失重環境下進行基因測序的凱特

「這項試驗的第一步和技術開發更相關，」凱特在接受《科學美國人》採訪時說：「我們將觀察在微重力的環境下，常規的測序技術是否還能正常進行。目前，我們不知道在測序的過程中是否會有氣泡產生，也不知道測序的反應能否正常完成。」

倘若測序儀能如同地球上一樣正常工作，凱特就會進入實驗的第二個環節——了解DNA在太空中會發生什麼變化。「在國際空間站中進行基因測序能夠讓NASA實時看到遺傳物質在太空中會發生怎樣的變化。我們也能看到與太空射線與睡眠周期變化等因素相關的表觀遺傳修飾，」凱特說：「這對於未來人類在太空的疾病研究和火星探險，將有重要意義」

基因測序首次進入太空舞台

地球是宇宙中一座生機盎然的孤島，她絕不會是人類最終的歸宿。相信隨著科技發展，人類終將走出地球。我們所見證的這首次太空基因測序，不但能實時監測宇航員的健康，更能讓人類第一時間了解旅途中可能遇到的外星生命。我們相信它將成為人類星際旅行的一項重要基石，伴隨人類踏向前往星辰大海的征途。（生物谷Bioon.com）

參考資料：

[1] The First DNA Sequencing in Space Could Happen This Summer

[2] No One Nerds Out Over Space Science Quite LikeNASAAstronaut Kate Rubins

[3] Watch Three Astronauts Rocket to the International Space Station

[4] Now They』re Sequencing DNA in Outer Space