11月15日晚11时13分,伴随长征七号遥九运载火箭的顺利发射,我国首次将果蝇送上空间站,开展科学实验。
“这项研究凝结着中国科学院生物物理研究所两代人、数十年的心血。”生物物理所研究员李岩感慨。如今,中国科学家终于能在空间站开展亚磁-微重力环境对果蝇基因、行为和生存繁衍的影响研究。
李岩
实际上,“果蝇上天”的故事,最早可追溯至数十年前。
1993年,郭爱克院士在生物物理所建立了我国第一个以果蝇为模式生物的学习与记忆实验室。1998年李岩从北京大学生命科学学院毕业,出于对果蝇记忆研究的兴趣,来到生物物理所攻读博士学位。
21世纪初,郭爱克团队把目光投向以果蝇为模式生物的亚磁生物学研究。他们发现,当把果蝇置于远小于地球磁场的极弱的磁场环境中,果蝇的学习、记忆能力会逐代下降,到第10代时几乎消失;而把果蝇放回地球磁场环境时,果蝇的学习记忆能力又会逐代恢复,到第10代时几乎回到正常水平。
然而,由于亚磁生物学效应较为微弱,且需要多代传递才能观察到变化,在许多研究者看来,这项研究虽然极具前瞻性,但无法马上有产出和回报,因此相关研究一度趋于沉寂。
李岩研究员(前排中间)课题组
“我们不能把研究的‘火种’灭了,一定要传承下去。”李岩介绍,即使在研究相对冷门时期,团队也尽力保留这项研究的“火种”,目前生物物理所花费十余年,在亚磁环境中培育了200多代果蝇。这一纪录在国际同行中是首屈一指的,更为在中国空间站开展果蝇研究奠定了基础。
在相当长一段时间里,这项研究的“星星之火”孤独却倔强地亮着,静静等待一个燎原的时刻。
故事的转机发生在2010年,这一年,34岁的李岩全职回国。
从生物物理所博士毕业后,李岩前往美国加州大学旧金山分校从事博士后研究,后在美国西北大学担任研究助理教授,开展神经蛋白病的动物模型研究。但当时的李岩总觉得,在国外做研究缺乏归属感。
“我在核工业基地长大的,从来没想过在国外长时间定居,总觉得该真正回国做研究。”在李岩看来,回国从事研究是一件“天经地义的事”。她感慨,比起老一辈科学家在荒漠戈壁做实验的艰苦条件,如今国内有很好的研究条件和经费支持,没有什么克服不了的困难。
在导师郭爱克的影响和邀请下,2010年初,李岩选择全职回到生物物理研究所脑与认知国家重点实验室,逐渐接过了“果蝇飞上天”的接力棒。
在回国的10年中,她和生物物理所赫荣乔研究员共同申请了果蝇在微重力亚磁环境的研究项目。直到2020年7月,伴随着中国载人航天技术的日益成熟,李岩团队终于接到了“空间亚磁果蝇生物效应及分子机制”项目的立项通知。
这是一项历经时间考验的探索。立项时,郭爱克院士已经80岁,而在项目实施的关键节点,他还多次专程从上海赶回北京,为项目细节把关。在项目中期评估会上,在场的几位老专家都已头发花白。
对李岩来说,十余年来项目筹备、立项、实施的情景仍历历在目。她忘不了,自己把果蝇即将登上太空的消息告知郭爱克院士时,这位80多岁的老人难掩激动,只说了一句“就像当年送子弟兵过鸭绿江一样”。
良久,李岩回复,“我们一定会打胜仗的!”
为了更好地开展空间实验,生物物理所与中国科学院空间应用工程与技术中心、上海技术物理研究所等科研机构在地面实验中密切合作。李岩课题组实验员郭靖介绍,仅仅是制备果蝇的食物,就需要进行严格的除菌、除味处理,确保果蝇在空间站的生活万无一失。
在中国空间站,来自生物物理所的果蝇被分成两组,一组生活在太空微重力环境,另一组则会被放入磁场屏蔽设备里,同时接受微重力和亚磁场的环境考验。上天之初,果蝇经历了一段奇妙的适应期。在微重力的环境中,只要轻轻扇动一下翅膀,果蝇就会像子弹一样冲出去,而停止扇动翅膀则不受控制地飘浮,只能尝试蹬腿来改变方向,好在这些小生命很快适应了新环境。
惊喜之余,李岩最为担心的就是果蝇的繁殖行为。直到11月19日清晨,一段从太空传回的影像显示:一只小小的果蝇从蛹中冒出头,打量着这个陌生的世界。这只小果蝇被课题组同学们亲切地称为“太空出生的第一只果蝇宝宝”,它的出生也意味着我国首次实现果蝇在太空的成功繁育。
李岩表示,“果蝇正是人类探索太空的先锋。”
来源:中国科学报
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