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首次主导中国载人航天科学实验 宁大团队为何"上天"做科研?

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—2025—
11/02
09:40:16
2025-11-02 09:40:16 来源:宁波日报 记者 黄合 通讯员 李龙 郑俊朋

宁大团队试验队员参加火箭垂直转运。(受访者供图)

  昨日凌晨,酒泉卫星发射中心,室外气温近-2℃。

  宁波大学新药技术研究院研究员吴翊乐依旧未眠——一半是欣慰开心,一半是激动亢奋。

  就在刚刚,神舟二十一号成功发射。伴随着巨大的轰鸣声,由宁波大学首次主导的科研项目被成功“送上天”。在接下来的几个月时间里,这个探究生命起源的科研项目,将在中国空间站里开启一段特别的旅程。

  这是宁大首次主导中国载人航天科学实验,标志着学校在空间生命科学基础研究领域迈出了坚实一步。

  A

  神奇

  地球生命体的“不约而同”

  “在轨还将开展空间环境下遗传密码起源与手性的关系项目,探索氨基酸—核苷的不同手性组合之间的选择性规律,探讨重力环境对生物分子同手性起源的影响……”

  在10月30日举行的神舟二十一号载人飞行任务新闻发布会上,发布的这则信息,指向的就是这个由宁大新药技术研究院院长赵玉芬院士团队所主导的实验项目。

  “手性”“氨基酸—核苷”“遗传密码”……这些对普通人来说看似晦涩的名词,对于研究员来说,则是被点燃的火种和始终追求的目标。

  十多年前,还在读大学的吴翊乐,第一次听中国科学院院士赵玉芬的课程“磷与生活”。“听到赵院士绘声绘色地讲述五配位磷中心手性的奇妙特征,我一下子就被吸引了,从此就跟随赵院士进行学习。”

  简单来说,蛋白质是生命的物质基础,就像一列很长很长的火车,由每一节氨基酸车厢头尾相接组成。但神奇的是,在地球上,几乎所有生物体内的蛋白质仅由左旋氨基酸构成。

  在明明存在右旋氨基酸的背景下,为什么地球生物经过几十亿年进化后,都不约而同选择了左旋,而不是右旋?这会不会是打开生命起源和进化奥秘的钥匙之一?

  赵玉芬院士团队希望借助在太空做实验的方法,探究地表的重力是否是生命选择左旋氨基酸的原因,为解答人类起源这一终极命题加上一块小小的“拼图”。

  “以往国内外的空间实验,更多关注的是生命分子的辐射稳定性或反应活性。我们算是另辟蹊径,从生命分子的手性选择性入手,希望为生命之谜找到一条新的解谜之路。”吴翊乐说。

  B

  挑战

  微重力环境下难度升级

  在太空做实验和在地面大不一样。

  乍看上去,实验本身平平无奇——将左旋和右旋的氨基酸带到太空中,让它们在成肽反应中进行竞争,看它们和在地面上有什么区别,谁会最后“得胜”。

  但是,任何一个在地球环境中司空见惯的小环节,都会在太空微重力环境下成为难度系数放大无数倍后的拦路虎。因为现有的仪器设备,大多是为地面重力环境所设计的。

  经过不断失败、尝试、再失败、再尝试,赵玉芬院士团队最终找到了解法——将样品溶液装载在微流控芯片中上行,送达空间站后再采取短暂的离心,使其混匀。

  “可以说,这是十年磨一剑!”吴翊乐由衷地感慨道。

  据悉,从2014年开始,该团队就陆续推进实验前期准备工作,随后联合来自中国科学院上海技术物理研究所、浙江工商大学的团队开展装置的研发。从设计方案到初步做出样品,再到逐步找到方向,走入正轨,加起来差不多花了十年时间。

  接下来,项目组成员还需定期和航天员做好实验操作的交流,同时通过电化学传感器,实时监测太空中左旋、右旋氨基酸“赛跑”的情况。

  “在所有实验结束后,我们会下行样品,通过地面实验室里的不同仪器进行‘裁判’,再结合地面的一系列比对实验,进一步了解重力效应在这个‘赛跑’过程中起到了什么作用。”吴翊乐说。

  C

  自豪

  “太空实验室”时代开启

  这并不是赵玉芬院士团队实验项目的首次“上天”。

  2023年5月,随着神舟十六号载人飞船“上天”的空间应用系统的科研项目中,就有赵玉芬院士团队承担的项目,重点探索空间微重力条件对遗传密码子起源的影响。

  记者从宁大新药技术研究院了解到,之前从空间站返回的样品正在抓紧对比分析,相信不久的将来就会陆续有一些成果。

  “对于我们这些从事空间科学和生命起源领域的研究者来说,眼下正是做科研、出成果的大好时机。是强大的国家,给了我们这绝佳的条件和机遇。”吴翊乐自豪地说。

  太空最独特的环境是微重力。在这里,重力消失、沉淀不再,液体呈完美球形,燃烧方式完全不同。这种环境为物理、化学、生物等领域的科学家提供了地球上无法实现的实验条件。

  可喜的是,经过持之以恒的建设,目前我国空间站的主要任务不再聚焦于空间站的建造,而是全面进入应用与发展阶段。常态化运行,意味着有更多的空间提供给科学研究和各类试验、实验。

  比如这一次,神舟二十一号航天员乘组在轨期间就将新开展27项科学与应用项目,主要针对的是空间生命科学与生物技术、航天医学、空间材料科学、微重力流体物理与燃烧、航天新技术等多个领域的关键科学问题。

  “尽管我们目前的工作只能算是人类科学这片大海洋中的一滴水,但我们还是希望通过大家共同努力,为人类了解自身、探究宇宙贡献一份力量。”吴翊乐说。

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标签:航天;实验责任编辑:阎沁
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