“产糖蓝藻”有望破解太空生存难题

如何在太空中给太空旅行者提供一个长期稳定的生命保障系统？这是深空探索的一个重要难题。西北工业大学科研团队新近研发出一种可以向细胞外分泌蔗糖的蓝藻，以此为核心打造的蓝藻人造叶片系统，可在太空中形成自产自足系统，构建类似地球的生态环境，有望为解决人类探索太空时的这一生存难题提供新思路。

西工大科研团队研究发现，利用蓝藻比植物更加高效的光合作用和极强的生命力这两大特点，可以在太空极端环境下把二氧化碳和水还原成人类必需的碳水化合物和氧气。该校生态与环境保护研究中心合成生物学实验室王文教授介绍，通过对蓝藻基因编辑，他们成功获得了可将细胞生产的蔗糖自动排到细胞外的蓝藻。

实验发现，随着蓝藻的持续培养，野生型蓝藻基本没有变化，而实验组蓝藻却持续向细胞外产出蔗糖，细胞外培养溶液里蔗糖浓度累计能达到1.1G/L以上，就是说，每升培养溶液可以产生1.1克蔗糖，而且这个生产过程是持续不断的。王文教授告诉记者，“改造的蓝藻可以不断分泌蔗糖等碳水化合物和氧气，这些能量物质和氧气随循环水流被排到装置外收集起来，成为人类需要的食物等能源物质。”有了碳水化合物，就可改造别的工程菌，生产出氨基酸、维生素、能源、药物、各种化工材料等，同时以人造叶片为核心建立废物处理循环系统，使废水、废气经过蓝藻处理变成可再利用的生活用水和新鲜空气，从而形成一个完全自产自足的系统。

王文表示，地球经亿万年进化才形成了适宜人类生存的环境，要模仿构建类似地球的复杂的自然界生态系统，在小尺度上是难以保持长时间自主循环运行的。但如果把蓝藻大幅度改造，做成人造叶片，可操作性比构建一个生态系统要容易得多。

这种利用合成生物学，以蓝藻为核心底盘开发的能量生产、废物处理、环境改造等多功能人造叶片装置，对中国航天科技和太空探索领域发展有着重大创新意义和实际价值。合成生物学实验室的蒿飞博士对未来充满期待：“如果将来蓝藻的产糖量可以进一步提高，人类在太空旅行只需背着一个背包大小的装置，就可以维持氧气和食物供应。”蒿飞说，“这种基于蓝藻开发的人造叶片装置，严格意义上不是生态系统，而是可以人为可控的装置，在未来太空探索和太空移民初始阶段具有方便高效的优越性。我们还可以把它装在航天器的太阳能板上，不用占据航天器的内部空间。”

作者：本报驻陕记者  韩宏

编辑：周辰

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