太空失重带来的财富

百年百篇经典科普[电子书]

失重状态不仅对材料生产极为有利,而且对治疗人类疾病的许多药物的生产也带来新的希望。比如,有许多药物是从细菌培养物中提取出来的,但在地面上由于重力的作用,微生物在沉淀过程中因得不到足够的氧气输送而极易死亡。然而,在太空失重状态下情况就大不相同了。

这是因为,在太空的失重状态下,液体中含有大量气泡,微生物也不会沉淀,这样微生物的死亡数量就大大减少,培养的质量大大提高,从而可以培养出地面上不能培养的微生物标本和制取优良的药物。根据在太空的试验结果,在失重状态下许多微生物的生长速度比在地面上要增加一倍以上。

此外,在太空可以用电泳法提取在地面上无法提取的疫苗和干扰素,从而有可能找到新的预防疾病和治疗疾病的药品。

在地面生产药物时,由于受重力的影响,用电泳法制造药物的效率低。在太空的失重条件下,情况就大为改观。在俄罗斯发射的“光子”卫星上进行的生物工艺试验表明,用电泳法成功地完成了自由液体环境生物体的分解和提纯,得到了良好的结果。

电泳法是利用电场作用把质量和电荷比值不同的物质颗粒分离开的方法,它可以把细胞和蛋白质分开。还可以从衰老的细胞中分离出年轻的细胞,甚至能把癌细胞和健康的细胞分离开。总之,电泳法就像一个筛子,把需要的东西筛出来,把不需要的东西筛掉。但在地面上,电泳法因受重力的作用,有时英雄无用武之地。因为在电泳分离过程中,所有的物质颗粒(包括微生物及细胞)同时受到电场力和重力的作用。当细胞和细胞培养液在电场作用下受热时,同时产生对流和沉积现象。这时,如果重力大于电场力,沉积就起主要作用,而当电场力大于重力时,对流将起主要作用。这样,就会使原已分离的成分又重新搅和在一起,使电泳法的分离效果大大降低。而在太空失重条件下,这一缺点就不再存在。

例如,1975年,美国和前苏联在“联盟—阿波罗”飞船的对接飞行中也进行过电泳法分离试验,并成功地从大约5%的肾细胞中分离出了尿激素,分离效率比在地面上高5—10倍。

尿激素是溶解血栓或凝血块的一种特效药,以往在地面上制造这种药品时,工艺非常复杂,成本非常高。今后,只要能研究出在太空制造尿激素的新工艺,这种药品的普及和推广就要容易得多。

我国古代神话中,有一个太上老君在天上为玉皇大帝和王母娘娘等众神仙用八卦炉炼长生不老丹的故事,这当然是一种幻想。但今后,我们从地球到天上去生产在地面上无法生产的特殊药品,使人延年益寿则是完全可能的。

比如,有一种叫骨胶原的物质,可用作人造皮肤和人造膜治疗烧伤病人,也可以用于心血管手术和整形手术,但骨胶原通常要从人体组织中提取,然后复制,而在地面上复制骨胶原极为困难,因为有重力作用,它的蛋白质纤维容易固化,使骨胶原形成不均匀的组织。在太空失重条件下,由于重力极微弱,因此很容易制造出质量极好的骨胶原。美国的巴蒂尔实验室据说正在进行骨胶原的太空生产实验。他们预计,在太空制取的骨胶原因为质量优良,其价值可达到每磅10~100万美元。

科学家们在太空取得大量实验资料后,将在太空建造“材料和药品生产基地”,这个基地将是“太空城”的一部分。现在,美国已开始设计规模庞大的太空城。到21世纪,太空城将有可供上万人居住的住宅。到那时,太空材料生产和制药工业的规模将与日俱增。许多地面上难以生产的疫苗,在地面上难以提纯的人体细胞和蛋白、蛋白质等等都有可能生产出来。到那时,地球上一些得了不治之症,甚至宣判为“不久人世”的人,也可能从太空制药厂取来“灵丹炒药”,使之起死回生。

一只青椒八九两

日前,《北京青年报》报道,在航天育种基地,一株长得低矮茁壮的青椒苗上竟挂满了青椒,而且每个青椒都硕大无比,体态丰盈,每只可重达八九两。看似普通的一株西红柿竟挂上了几十个大若黄橙的西红柿;一株高仅1.5米的玉米秆上挂上了七个老玉米;黄瓜更绝,看似普通的秧苗,上面却挂满了大若垒球棒的黄瓜,一位同行伸出手臂一比:这黄瓜竟然和手臂差不多长。

其实生长在这块土地上的这些蔬菜、玉米、花卉品种的种子都是通过精心挑选,“坐”卫星在太空遨游十几天后回到地面,再通过筛选、育种、试种得到的。种植方法以及田间管理和普通品种并没有两样,然而结果却大不相同。

育种基地建于1995年底。在短短的一年多时间里,共试种了卫星搭载的黄瓜、番茄、西瓜、玉米、棉花、花生以及花卉等品种60多个,取得了很大成果。