在太空种菜――记上海生科院植物生理生态所空间生命科学研究者
春耕秋收,春华秋实。人们在大地上辛勤劳作之时,可曾想到还有人“在天上”种菜栽豆?上海的空间生命科学研究者――一个以女性为主体的特殊团队,就是这样的“太空园丁”。
“太空园丁”的乐土,在计划明年上天的“神舟八号”飞船上。“神八”并不载人,而是承载着无以计数的地球生命――比如来自植物根芽的细胞团。完成空间生物实验后,这些小生命还将随返回舱重归故土。
在太空播撒种子、在地面回收希望,让我们走近“太空种”的人类母亲们。
“太空青菜”牵动心
那棵“太空青菜”日夜牵动郑慧琼的心。
2006年9月,我国首颗育种专用卫星“实践八号”发射成功,随之升空的还有国内第一棵“太空青菜”。作为精心栽培“太空菜”的女植物学家之一,郑慧琼从酒泉发射场一回上海实验室,就忙着接收、比对每天从卫星发回的“青菜宝宝”近照和数据。这棵菜在培养箱的密闭生态系统中生长了两周多,令郑慧琼略感意外的是,它在空间失重条件下开花、生叶、萌芽都比在地球上慢几拍,甚至比预估的还慢。
传说“天上一日,地上一年”,而“天上一昼夜、地上几小时”并不算夸张。除了生长周期变长,郑慧琼还发现,这棵“青菜”的种、苗和叶,都因失去重力而失去了方向感,且无法成功授粉。
看似并不理想的实验结果,却为“女园丁”们积累着太空种菜的经验,“将来可能需要人为加入风媒来帮助青菜传粉,还要筛查出那些对重力敏感的基因,对其进行适应性调控。”
几乎所有空间生命科学的研究者,都必须有一个良好心态。因为不仅太空青菜会长得“卖不出去”,太空种子也会不可控地突变,而正好朝人类所需方向变化的概率不到1%。况且,这“1%”还要再经历三五年、七八载,繁育出四六代,才能获得稳定的遗传性状,发展为优良品种。
最考验科学家平常心的,还有实验机会非常稀少。前后两次太空实验可能相隔多年,而绝大多数卫星只能维持十多天“生命”,又无法回收,这意味着虽然“精耕细作”,但“一去不返”。比如,在“实践八号”之前,郑慧琼把植物送上天靠的是2002年的“神舟四号”,而四年后,她的青菜呆在了“实践八号”留轨舱里,飘浮在外太空。“再不能为它做个体检了”,这成了她不小的遗憾。
邮票大的实验田
就在“实践八号”搭载青菜的同时,郑慧琼和她的团队已经开始走“下一步棋”――她们瞄准了2011年的“神舟八号”,要从最基础的分子细胞层面,探寻造成植物太空之变的根源。
说来多少有点奇怪,在中科院上海生命科学研究院植物生理生态研究所,空间生命科学研究组的11名成员中有8位女性。孙卫宁,与郑慧琼同为小组负责人,眼下,她整天跟一个个比烟盒还小的塑料盒打交道,盒内再被均分成3个邮票大的小格子。
这就是在太空播种的实验田?“把地上种的搬到天上去,有什么难的?”第一次受命航天实验任务的孙卫宁曾想当然。但她开始研究后才发现,空间生命科学的“空间”是那么狭小。――“神八”飞船要为各大学科领域提供实验空间,整个“生物口”也就30公斤的“行李量”,植物能分到的额度更有限,而且要与动物、微生物共用控温控湿的维生系统,简直是寸土寸金。
“全所也就争取到这么10个盒子来装实验材料,我这块儿只有3个。”3个盒子,9个格子,总共只能培养零点几克的细胞量,“如果实验成功,大概可以长到0.8到1克的量”。孙卫宁拿着筷子般的曲形镊子,往盛放营养液的“邮票格”里“种”细胞。方寸之间要接种几十团细胞,细密而整齐,如微雕一般。
最让孙卫宁和郑慧琼担心的是,在不计其数的地面振动实验中,总有细胞团因发射和返回时产生的剧烈震动而脱落,离群而死。好在,上天之前的失败都是允许的,她们一次又一次改进植入方法,找到了最佳介质和适中密度,基本确保从太空回收到足够的细胞量,期待从中发现令人兴奋的微观变化。
当然,结果也可能并不令人兴奋,但总有规律可以总结。孙卫宁不敢轻言实现作物太空栽培,或许只可能在飞船里种些小植物,改善空气质量。“即使实验结果眼下没用,并不代表将来没用,这就是基础研究。”
科学种子代代相传
在家乡杭州念初中时,生物老师交送给孙卫宁一颗种子,让她自己烧草木灰为种子培土施肥。或许谁都不曾想到,这颗种子在孙卫宁心中萌发成了一颗颗“太空种”。
本世纪初,植物学博士孙卫宁和同样有着留学背景的郑慧琼相继回国,进入上海植生所这家植物界既老牌又前沿的院所,把植物“种上了天”。
这旁人看来高不见顶的学科,少不了地上扎扎实实的基础。这是一门实验科学,用双手实际操作的科学。郑慧琼、孙卫宁还有女同事、女学生们,整天出入于恒温28摄氏度的暖室内,里面叠放着数不胜数的培养皿,有的种着细嫩的胚芽,有的种着微小的细胞团。尽管不像农民那样在田野里奔忙,但这累计千万株的小生命也是她们亲手一一栽下的。
无论郑慧琼、孙卫宁二人,还是这个集体中的其他女性成员,都在创造并研究着精巧的生命。是因为这项工作跟母性、母爱有关,才那么有“女人缘”吗?
并不尽然。用孙卫宁的话说,可能正因为这份工作“很烦很枯燥”,才有那么多拥有静心、耐心和细心的女性坚持下来,支撑下去,常年如一日。孙卫宁自嘲说,这种活儿不需要玩计算机的脑子,自己比较笨,文理都不好,就来干生物这一行了。最近一次本科同学聚会,孙卫宁碰到了几十个老同学,像她这样还坚守在纯生物、纯科学领域的人凤毛麟角。
在孙卫宁办公桌的台板下,压着两年级儿子画的几幅“铅笔花”。画得还不算好,但其中仿佛有妈妈最喜欢的太阳花。“平时忙,养不好花;但太阳花例外:只要撒一把种子,就会开上一满盆、一整夏,每天都有灿烂新生。”她一下子笑得很甜蜜。