微生物|为什么要到空间站做实验( 二 )

太空养鱼体验别样生存挑战
正如张伟所说，为了完成预期实验任务，问天舱可谓大搞“精装修” ，部署了生命生态实验柜、生物技术实验柜、科学手套箱与低温存储柜、变重力科学实验柜，以及舱外暴露试验装置等科学实验设施。
其中生命生态实验柜备受关注，它的重要功能之一，是为植物、水生生物、小型模式动物等多类别生物样品提供培养环境与生命保障。斑马鱼就是即将开展实验的生物样品之一，它们将作为水生生物代表，体验太空生存挑战。
中科院上海技术物理研究所空间生命科学仪器研制团队负责人、问天舱生物技术科学实验系统主任设计师张涛介绍，斑马鱼实验将在小型受控生命生态实验模块开展。他说：“这个实验设备支持鱼、藻类和微生物形成的一个相对明确的生态系统，能够在外太空，在外界资源支持很有限的情况下，形成一个自给的循环。 ”
太空养鱼的“神器”究竟长什么样？中科院上海技物所结构工程师田清说，直观看来，相比于我们普通的鱼缸，它多了许多管线和传感器。
“在这个系统里，有鱼、有藻类、有微生物。 ”田清解释：“由于太空中鱼食无法下沉水底，我们专门设计了一个喂食单元；还设计了专门的营养液供给设备，为藻类提供营养。实验过程中，藻类通过光合作用产生的氧气，供鱼类消耗；鱼类呼出来的二氧化碳，供藻类进行光合作用；鱼类的排泄物，则可以作为藻类的营养供给。 ”
在小型受控生命生态实验模块中，藻类的光合作用还需要照明系统，加之整个系统都需要实时监控，因此整个装置还配备了照明和摄像设备。田清说：“鱼生长得比较好了之后，就会产卵，因此还需要一个比较复杂的系统，进行鱼卵的收集，将来鱼卵由航天员带回地面。 ”
为应对紧急情况，这套设备还配备了紧急供氧系统、水质置换系统等。张涛表示，这个实验，就是要在我国空间站实现小型受控水生生态系统的构建。
太空核酸检测有看点
在为生物样品提供生命保障的同时，问天舱的生命生态实验柜还肩负对实验系统微生物安全监测的重任。
小小微生物，也有大来头。中科院上海技物所副研究员、问天实验舱生物技术科学实验系统副主任设计师刘方武介绍，航天器长期在轨有氧密闭运行过程中，微生物污染问题必须引起重视。
他举例说， 1986年到2001年在轨运行的和平号空间站，就曾出现过108种细菌和126种真菌引发的微生物污染问题。其中不乏对人体健康有害，以及能够引起飞船材料降解、腐蚀设备的微生物。
刘方武说，为了预防微生物污染， “我们现阶段对生命生态和生物技术实验系统里的微生物安全监测，提供了两种技术手段，一种是培养法，另一个就是我们应对新冠所采取的方法——核酸检测” 。
要对实验系统里微生物进行检测，首先需要航天员手动对实验系统环境进行采样，并将样品放入生命生态实验系统的微生物检测模块。接下来有两个方法可以使用，一个是观察培养法，通过加入培养基培养后，设备会对培养基上的菌落进行自动成像，地面科学家根据远程传输回来的图像和数据对微生物的种类进行鉴定；另一个是核酸扩增检测法，在样品放入检测模块后启动核酸检测流程，从而测出是否含有特定微生物及其含量。
值得一提的是，刘方武介绍，此前国际空间站检测微生物是采用“在轨抗原+采集返回地面进行检测”的方式，而中国空间站直接在轨进行培养和核酸检测的技术方案，更具看点。