本文研究辐射对酵母细胞的影响,可以帮助我们了解长期的太空旅行对宇航员身体的影响。本文介绍了在卫星BioSentinel上进行的实验。

面包中的一种酵母可以帮助人类探索太空!

辐射对生物极为有害。暴露在辐射下会损坏生命分子。DNA链可能断裂或错配。由这种DNA制成的蛋白质甚至可能会改变其结构。这可能导致与心脏有关的有害疾病,癌症,甚至导致死亡。地球和国际空间站的表面受到地球磁场的保护,该磁场阻挡了大部分来自太空的辐射。长期的太空旅行远远超出了地球的辐射带。但是在采取这一措施之前,我们需要了解辐射对宇航员健康的影响。


NASA艾姆斯研究中心的科学家正在实施BioSentinel任务,这是一种公文包大小的卫星,它将绕太阳旋转6到12个月。该卫星将携带发芽酵母(Saccharomyces cerevisiae),它将作为一种生物“传感器”,将告诉研究人员太空辐射对不同细胞的影响及其反应。


有效载荷包含卡片,卡片上有微小的孔,可以携带两种不同类型的干酵母:一种自然存在的类型,可以耐受一定量的辐射;另一种是基因突变型的酵母(rad51),无法修复其自身的DNA,像普通酵母一样敏感。可以通过将营养液输入卡片中以激活酵母来激活卡片,然后可以测量两种酵母品种的生长和代谢。为此,酵母将被alamarBlue®染色,该染料会根据酵母的新陈代谢而改变颜色。然后,传感器将检测颜色变化,并向我们提供有关酵母细胞生长的信息。还有传感器来测量存在的辐射量。获得的结果将传递给地面以作进一步解释。


科学家之所以选择酵母,因为酵母和人类细胞修复受损DNA的方式非常相似。但是,酵母细胞具有一种称为脱水生物的特性(脱水=“无水”而生化=“生命过程”),使它们能够在没有水的情况下暂停其代谢活动,并在有水时恢复。这些特性使酵母成为进行长期生物学任务的理想生物。


为了执行可能持续数月甚至数年之久的太阳系中行星或卫星的任务,需要干燥的环境并保存酵母细胞,直到将其重新水化以进行研究。在此过程中,它们在膜上会承受很大的压力,甚至可能杀死它们。为了解决这个难题,酵母细胞使用一种称为海藻糖的糖,它将细胞中的另一种物质转化为类似于玻璃的物质。进行了几次测试,以确定干燥和储存酵母细胞的最佳方法。用10%海藻糖风干酵母细胞并将其保存在5°C(或41°F)下可以将细胞保存大约两年!


搭载BioSentinel的SLS Artemis 1火箭定于今年晚些时候发射。这是近半个世纪以来,NASA的第一个跨地球辐射带的生物任务。这项研究获得的结果将帮助我们了解空间辐射对生物学的影响,并最终帮助我们计划进行长期的太空探索任务。


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