天舟四號攜帶了一批種子上天!航天員難道要在太空種菜嗎?

5月10日凌晨,天舟四號順利從海南文昌發射中心發射升空,經過約6個半小時的飛行成功與天宮空間站會合,並自主完成對接,標志着我國天宮空間站正式開啟全面建造的步伐,為今年中國航天“六連發”開了一個好頭。

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天舟四號所攜帶的物資

預計在今年的6月份,神舟十四號將搭載3名航天員進入天宮空間站,同樣也將在空間站內開展為期6個月的駐留任務。此次天舟四號貨運飛船所攜帶的“貨物”,正是為了神舟十四號乘組開展駐留任務提供必要的物資,屆時神舟十四號登上空間站以後,將會對天舟四號中的貨物進行清點、整理,然後分門別類地將其放置在專門的位置上,為後續的工作和生活提供便利。

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據相關負責人介紹,此次天舟四號貨運飛船攜帶的物資,分別放到了40多個儲物箱中,總體可以劃分為五類物資,分別是:

在空間站上開展相應空間實驗所需要的儀器和設備;航天員在空間站的生活中需要使用和消耗的物資,主要包括各種食品、生活必需品以及航天員的個人物品;用於維護和更換空間站中一些儀器設備的工具和成品;放置在“冷藏櫃”中用以開展基礎保障、醫療檢測和醫學研究的特殊物品。除此之外,此次天舟四號攜帶的物資中,還有比以往貨運飛船中很少涉及的農作物種子,包括小麥、玉米和高粱等。

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航天員是為了種菜嗎?

有人不禁要問了,攜帶這些種子肯定是要在天宮空間站上種植,這些農作物種子難道是要生產出一些糧食來供應給航天員食用嗎?天舟四號所攜帶的食品不夠航天員吃的嗎?

答案是否定的。我國在設計天舟四號結構和確定所攜帶的物資時,已經完全考慮了航天員在太空中長達6個月的駐留時間,不但所攜帶的食品足夠3位航天員食用,而且種類和樣式十分豐富,完全不用在太空中種植來彌補空缺。再者來說,這些農作物的生長周期都很長,而且受空間站佈局以及貨運飛船的載荷限制,攜帶的種子數量肯定不是太多,再加上如果要加工成食物,還得需要各種儀器設備的處理,程度很復雜,完全沒有必要這麽做。

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因此,將小麥玉米高粱這些種子帶上太空,最根本的目的還是為了開展相關科學試驗研究,重點觀察植物種子在太空中的生長發育情況,以及在不同於地面的太空環境中,這些植物種子發生基因突變的情況,從而為“太空育種”研究提供第一手材料,最終目的是通過這項研究,是否能夠選育出耐受能力更強、產量更高、口感更好的新品種來。

太空育種的原理

大家知道,任何生物性狀的表達,都依賴於自身的基因,基因通過控制蛋白質的合成和影響酶的合成,來決定染色體的構成以及細胞的新陳代謝,但是在不同的環境下(如溫度、水分、光照等),生物在適應自然環境的過程中,會逐漸形成特有的基因性狀表達方式,從而在個體大小、機體顏色、繁殖策略等方面發生分化,最終演變化不同的物種。

同一個物種,如果將其放置到不同的環境中,那麽也可能會加速基因的突變。在正常情況下,任何生物的DNA在復制和轉錄過程中,都會有較小的幾率發生匹配“錯誤”,從而產生沒有方向性(隨機)的變化,而有利的突變會促進生物個體更好地適應外界環境的變化,不利的突變最終會讓生物個體甚至整個種群質量變差直至滅絕。世界上生物個體的大部分基因突變,是表現不出有利或者不利特徵的。

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而太空中的環境,與地球錶面大不相同,主要表現為微重力、高輻射,在這樣的環境中,植物的種子所產生的後代,發生基因突變的幾率大大提高。而對於那些生長周期不是太長的植物來說,在代際間發生遺傳信息變化的可能性會大為提升,植物的後代有可能出現生長更快、產量更高、抗病性更強、口感更好的基因突變。

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當然也會出現一些反向的突變,人們根據實際需要,將那些產生更有利於人類需求的突變個體保留下來,繼續實行代際間的回交或者雜交程序,那麽就有可能使更多有利於人類的性狀表達和穩定下來,這個過程就是“太空育種”的基本原理和實施過程,是一個需要較長時間周期和較復雜程序的系統性工程。

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早在2016年,我國就在天宮二號上開展了生菜種植實驗,又在2019年於天宮二號上開展了水稻、擬南芥兩種作物的種植實驗,天舟四號所攜帶的農作物種子,是我國開展“太空育種”相關實驗的進一步延續和深化。像國際空間站上,幾乎都在持續開展相應的太空種植蔬菜的實驗,這個領域的研究,已經成為世界航天大國開展太空探測和研究的一個“保留”項目了。

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隨着人類航天事業的發展,特別是面向今後的深空載人探測,航天員在進行深空旅行所經歷的時間,要遠遠超過在空間站的駐留時間,這個時候,開展相關植物的種植,其目的就必將發生拓展,因為時間長了,宇宙飛船所攜帶的食物數量很有可能跟不上,而且時間一長就會有超過保質期的風險。

所以屆時的飛船內必須要留有較大的空間來容納“生命支撐系統”,從而形成可供航天員生活、植物生長的內循環空間,那個時候所種植出來的糧食和蔬菜,更多的功能則是供航天員們食用了,以達到自給自足的目的,同時還避免了因大量攜帶食物而擠占運送儀器設備的問題發生。