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劉長庭:讓太空歸來的微生物走上老百姓餐桌
2020-11-13 09:30:33 來源: 新華每日電訊
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  “來,大家嘗一嘗,這就是用太空歸來的微生物釀造的太空啤酒、太空酸奶,嘗嘗味道有什麼不同?”近日在朋友間一次聚會上,我國空間微生物學家、解放軍總醫院教授劉長庭興致勃勃地讓大家品嘗利用太空技術轉化的美食。他説:“我研究了一輩子空間微生物,退休之後最大心願,就是把空間微生物研究成果應用到老百姓的日常生活中,走到千家萬戶的餐桌上。”

  地球上的微生物登上太空

  微生物被譽為“地球之王”,在地球上已存在35億年,是地球上最大的生物類群,廣泛存在于空氣、水、土壤及其它生態係統中,在生物圈和地球物質循環中發揮著重要作用。

  在自然界,微生物參與元素循環、推動物質轉化,與人類關係十分密切。人體表面及體內的正常微生物菌群,有益于人類健康;而由各種病原微生物引起的感染性疾病,則是人類最為常見和多發的疾病。

  隨著航天技術不斷發展,太空已成為人類活動的新空間。原本只在地球上生存的微生物,也隨著人類一起登上了太空。例如在“和平”號空間站,人們已經檢測到234種微生物。

  劉長庭介紹,微生物進入太空有兩種途徑,一種是由航天員攜帶的。一般來説,健康人體都攜帶了至少10億個微生物(如細菌、真菌、病毒等),存在于人體的皮膚、口腔、鼻咽部、胃腸道等部位,這些微生物會隨著航天員一起進入太空。

  另一種途徑是由各類航天器材攜帶的。盡管載人飛船、航天服、裝船産品等各類航天器材和設備,在進入太空之前都會進行非常嚴格的真空消毒,但由于微生物實在太小,總會有“漏網之魚”一起搭載進入太空。

  太空中的強輻射、微重力、弱磁場、高真空、極度溫差、粒子輻射等特殊環境,必然會誘導來自地球的微生物産生基因突變,進而影響微生物的生物學性狀和功能。發生變異的微生物,不僅對航天員的身體健康帶來潛在威脅,還會在密閉的環境中形成微生物腐蝕,影響各類精密的航天儀器正常工作。

  “國內外研究表明,太空極其特殊的環境,可以加速微生物變異、毒力、耐藥性等改變。人體在空間環境中免疫力下降,而病原菌毒力增強。因此,一旦航天員發生感染,治療難度無疑將會加大。在國際空間站中,曾經多次發生航天員呼吸道、皮膚、結膜等處的感染。”劉長庭介紹説。

  為了保障載人航天穩健發展,空間微生物學在國際上方興未艾。科學家的初衷是解決航天活動中的微生物感染問題。但隨著研究走向深入,如何利用太空資源展開微生物研究、服務于地球上的人類,也成為空間微生物學的主要內容。

  據劉長庭介紹,目前,空間微生物研究主要包括三種類別:一是病原微生物,包括航天員太空感染防控、地面難治性感染的防治;二是腐蝕微生物,包括空間站設備的防腐研究、新型抗菌材料的研制;三是工業微生物,包括空間微生物制藥産業、空間工業微生物的誘變育種。

  開創我國空間微生物學

  根據計劃,我國將于2022年前後建成空間站。屆時,將有航天員長期駐守,這對深入開展我國的空間微生物學研究具有重要意義。

  早在1997年,劉長庭就帶領團隊開展空間生物醫學研究,先後完成了神舟8、9、10、11號飛船、天宮一號飛船及天宮二號空間實驗室微生物搭載任務,進行了眾多開拓性研究。

  例如,他帶領研究團隊在我國神舟8號搭載了重組人工幹擾素ɑ1b菌株,獲得了5株高産菌,産量最高可增加3倍,傳50代後,仍然穩定。在神舟10號飛船搭載的産酶溶桿菌,産量提高了3.5倍,具有很好的穩定性,其代謝物可用于裂解重組蛋白的工業生産(如胰島素及其類似物),具有較高的特異性、效率和穩定性。

  在大量科學研究的基礎上,劉長庭還提出了“空間微生物分子效應”學説。這一學説有三個理論:空間微生物毒力突變與人體互利共生理論;空間微生物突變與代謝相關空間制藥理論;空間微生物腐蝕與洗消材料技術理論。他由此提出我國空間微生物三個應用方向:保障航天員與人類健康及感染性疾病治療方向;藥物及功能性食品等研發方向;延長航天器在軌運行時間方向。

  截至目前,他帶領團隊在空間微生物領域獲得國家專利23項,實用新型和外觀設計專利7項,並建立了世界上唯一的空間微生物數據中心。

  推動空間微生物技術産業化

  讓空間微生物造福人類,是劉長庭的不懈追求。他帶領團隊與北京富樂頓空間生物研究院合作,通過對空間酵母菌進行篩選育種,成功獲得多株性能優良的突變菌株,能在高溫和低溫中發酵,可用于啤酒、葡萄酒、果酒釀造工業的釀酒酵母。

  其中,一種可釀造啤酒的葡萄酒發酵酵母已投入了生産。這就是在朋友聚會時,劉長庭帶給大家品嘗的“太空啤酒”。在啤酒特有的清爽中,含有丁香花的香氣,果然與眾不同。

  據介紹,用“空間啤酒酵母”生産的“太空啤酒”,目前正在進行工業化生産的前期準備,不久就有望走上老百姓的餐桌。此外,針對單一純種酸奶發酵劑,公司還成功篩選出了“空間羅伊氏乳桿菌”,也正在進行産業化前期準備。

  劉長庭還大力推動了一係列空間微生物學研究成果的轉化和産業化。例如,利用高效復合微生物技術、無機平板陶瓷膜微濾加活性炭技術,大幅提高飲用水的細菌去除率,為航天員的飲用水、生活用水提供保障。這一先進的水凈化技術,可以直接將航天員的洗澡水、生活用水,凈化成為飲用水標準。通過高效復合微生物技術,對航天員的大小便進行凈化處理,使航天員在航空器有限的活動空間內,能夠正常的生活和開展工作。

  “空間微生物技術應用廣泛。未來,我們不僅可以喝到太空啤酒,吃到太空酸奶,還能使用太空益生菌生産化粧品、抑菌洗液等日用品,用空間微生物育種技術開發藥品、保健品、生物飼料、以及各類新材料等。我願為這一天的早日到來盡心竭力。”劉長庭説。(記者張建松)

【糾錯】 責任編輯: 薛濤
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