基因測序站：鑒別太空未知生物

NASA宇航員 Kate Rubins在分子生物程序研究(Biomolecular Sequencer investigation)的首次樣本初始化時和 minION設備的合影留念。

Credits: NASA

NASA 宇航員 Kate Rubins 不僅是在太空進行DNA測序第一人，而且她在空間站期間的測序數量超過十億。Credits: NASA

基於在太空對DNA測序的能力以及之前的研究，太空基因三號項目（Genes in Space-3）是一項完全在太空準備、測序和鑒別未知有機物的協作。2016年當NASA宇航員Kate Rubins在國際空間站進行了DNA測序後，一切都變得和以往不同。從未有過的太空DNA測序已成為分子生物測序研究的一部分。

雖然不像科幻片描繪的那樣令人興奮，但空間站的牆壁和地面確實會隨著時間的推移長出微生物。目前，鑒別太空污染物的唯一辦法是採樣並送回地球。

位於休斯頓的NASA約翰遜太空中心的微生物學家兼項目首席研究員Sarah Wallace說：「我們曾經歷過空間站部分區域遭到污染的情況，比如長出真菌或輸水管道被某些生物材料堵塞，但是直到我們將這些樣本送回地球進行研究後才能確切知道它們到底是什麼。

Wallace說：「在國際空間站，我們可以定期得到消毒劑補給，但當我們遠離近地軌道後消毒劑的供應頻率就會低很多，因此了解什麼需要消毒就變得尤為重要。」

通過與NASA約翰遜太空中心和波音公司的合作，由國際空間站國家實驗室贊助的研究將結合兩項現有的航天技術miniPCR和MinION，來改變原有的規則，允許將首次出現的未知生物樣品在太空中進行準備、測序和鑒別。

學生Anna-Sophia Boguraev作為太空基因（Genes in Space）比賽的獲勝者，與miniPCR設備的合影。miniPCR將會與minION配套使用，在空間站準備、測序並鑒別個微生物。

Credits: NASA

在太空基因一號項目（Genes in Space-1）中， miniPCR（聚合酶鏈式反應）設備首次在空間站投入使用，並將很快用於一項由學生設計的太空基因二號項目（Genes in Space-2）。太空基因一號項目成功驗證了它可以在微重力的環境中擴增DNA，這一步驟創造數以千計的DNA特定片段。第二項研究將於4月22號在空間站開展，並於今年夏天進行測試。

緊接著是分子生物測序研究，它成功驗證了MinION擁有在太空實驗室對來自地球的數條DNA序列進行測序的能力。

NASA 生物化學家及太空基因三號項目的合作研究者Aaron Burton說：「這些不同的設備允許我們將實驗室帶到採樣現場，而不是將樣本帶回實驗室。」

機組成員會在空間站里收集樣本然後在太空實驗室進行培養，之後樣品將以類似於太空基因一號項目里使用miniPCR設備的方式做好準備，最終用MinION設備進行測序與鑒別。

微生物與工程學家Sarah Stahl說：「國際空間站其實常乾淨，我們找到許多人源微生物：許多普通細菌，如葡萄球菌和芽孢桿菌，和不同類型的常見真菌，如麴黴屬真菌和青黴菌。」

除了在太空鑒定細菌外，這項技術還能及時診斷機組成員的傷口或疾病，幫助鑒定其它行星上以DNA為基礎的生命，以及一些空間站的其它研究。

NASA航天工程師兼太空基因三號項目工程師Kristen John說：「太空基因三號項目為當今和下一代的國際空間站研究者，提供了最為先進的分子生物學研究條件，從而增加了國際空間站的科研能力。我們團隊將重點放在生產航天飛行認證流程的實驗室常用物品和試劑，並為miniPCR和MinION安裝了常用操作方法。和易於定製的反應條件，從而使其他空間站研究者可以使用這項技術。

這項研究能讓地球上的科學家及時監測空間站的實驗進展，以便更加準確和高效地掌握太空實驗的情況。

Wallace說：「如果你抓拍到在國際空間站上某項你的研究中正在發生改變的分子特徵，你要如何調整你的實驗?是改變試驗的時間點？提供不同的營養物？或是改變生長條件？如果你有那些數據，你就能知道該如何調整你的實驗來加深已有的認識。

由於空間站距離地球很近，這一方式還能為一些沒有能力擁有實驗室的地區提供對於病毒的及時診斷。

國際空間站國家實驗室是由空間科學發展中心（Center for the Advancement of Science in Space，簡稱CASIS)進行管理的，如果你想得到更多關於空間站實驗的相關信息，請關注 @ISS_Research。（翻譯：Fabienne 校對：凌塵）

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！