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刘长庭:让太空归来的微生物走上老百姓餐桌

  “来,大家尝一尝,这就是用太空归来的微生物酿造的太空啤酒、太空酸奶,尝尝味道有什么不同?”近日在朋友间一次聚会上,我国空间微生物学家、解放军总医院教授刘长庭兴致勃勃地让大家品尝利用太空技术转化的美食。他说:“我研究了一辈子空间微生物,退休之后最大心愿,就是把空间微生物研究成果应用到老百姓的日常生活中,走到千家万户的餐桌上。”

  地球上的微生物登上太空

  微生物被誉为“地球之王”,在地球上已存在35亿年,是地球上最大的生物类群,广泛存在于空气、水、土壤及其它生态系统中,在生物圈和地球物质循环中发挥着重要作用。

  在自然界,微生物参与元素循环、推动物质转化,与人类关系十分密切。人体表面及体内的正常微生物菌群,有益于人类健康;而由各种病原微生物引起的感染性疾病,则是人类最为常见和多发的疾病。

  随着航天技术不断发展,太空已成为人类活动的新空间。原本只在地球上生存的微生物,也随着人类一起登上了太空。例如在“和平”号空间站,人们已经检测到234种微生物。

  刘长庭介绍,微生物进入太空有两种途径,一种是由航天员携带的。一般来说,健康人体都携带了至少10亿个微生物(如细菌、真菌、病毒等),存在于人体的皮肤、口腔、鼻咽部、胃肠道等部位,这些微生物会随着航天员一起进入太空。

  另一种途径是由各类航天器材携带的。尽管载人飞船、航天服、装船产品等各类航天器材和设备,在进入太空之前都会进行非常严格的真空消毒,但由于微生物实在太小,总会有“漏网之鱼”一起搭载进入太空。

  太空中的强辐射、微重力、弱磁场、高真空、极度温差、粒子辐射等特殊环境,必然会诱导来自地球的微生物产生基因突变,进而影响微生物的生物学性状和功能。发生变异的微生物,不仅对航天员的身体健康带来潜在威胁,还会在密闭的环境中形成微生物腐蚀,影响各类精密的航天仪器正常工作。

  “国内外研究表明,太空极其特殊的环境,可以加速微生物变异、毒力、耐药性等改变。人体在空间环境中免疫力下降,而病原菌毒力增强。因此,一旦航天员发生感染,治疗难度无疑将会加大。在国际空间站中,曾经多次发生航天员呼吸道、皮肤、结膜等处的感染。”刘长庭介绍说。

  为了保障载人航天稳健发展,空间微生物学在国际上方兴未艾。科学家的初衷是解决航天活动中的微生物感染问题。但随着研究走向深入,如何利用太空资源展开微生物研究、服务于地球上的人类,也成为空间微生物学的主要内容。

  据刘长庭介绍,目前,空间微生物研究主要包括三种类别:一是病原微生物,包括航天员太空感染防控、地面难治性感染的防治;二是腐蚀微生物,包括空间站设备的防腐研究、新型抗菌材料的研制;三是工业微生物,包括空间微生物制药产业、空间工业微生物的诱变育种。

  开创我国空间微生物学

  根据计划,我国将于2022年前后建成空间站。届时,将有航天员长期驻守,这对深入开展我国的空间微生物学研究具有重要意义。

  早在1997年,刘长庭就带领团队开展空间生物医学研究,先后完成了神舟8、9、10、11号飞船、天宫一号飞船及天宫二号空间实验室微生物搭载任务,进行了众多开拓性研究。

  例如,他带领研究团队在我国神舟8号搭载了重组人工干扰素ɑ1b菌株,获得了5株高产菌,产量最高可增加3倍,传50代后,仍然稳定。在神舟10号飞船搭载的产酶溶杆菌,产量提高了3.5倍,具有很好的稳定性,其代谢物可用于裂解重组蛋白的工业生产(如胰岛素及其类似物),具有较高的特异性、效率和稳定性。

  在大量科学研究的基础上,刘长庭还提出了“空间微生物分子效应”学说。这一学说有三个理论:空间微生物毒力突变与人体互利共生理论;空间微生物突变与代谢相关空间制药理论;空间微生物腐蚀与洗消材料技术理论。他由此提出我国空间微生物三个应用方向:保障航天员与人类健康及感染性疾病治疗方向;药物及功能性食品等研发方向;延长航天器在轨运行时间方向。

  截至目前,他带领团队在空间微生物领域获得国家专利23项,实用新型和外观设计专利7项,并建立了世界上唯一的空间微生物数据中心。

  推动空间微生物技术产业化

  让空间微生物造福人类,是刘长庭的不懈追求。他带领团队与北京富乐顿空间生物研究院合作,通过对空间酵母菌进行筛选育种,成功获得多株性能优良的突变菌株,能在高温和低温中发酵,可用于啤酒、葡萄酒、果酒酿造工业的酿酒酵母。

  其中,一种可酿造啤酒的葡萄酒发酵酵母已投入了生产。这就是在朋友聚会时,刘长庭带给大家品尝的“太空啤酒”。在啤酒特有的清爽中,含有丁香花的香气,果然与众不同。

  据介绍,用“空间啤酒酵母”生产的“太空啤酒”,目前正在进行工业化生产的前期准备,不久就有望走上老百姓的餐桌。此外,针对单一纯种酸奶发酵剂,公司还成功筛选出了“空间罗伊氏乳杆菌”,也正在进行产业化前期准备。

  刘长庭还大力推动了一系列空间微生物学研究成果的转化和产业化。例如,利用高效复合微生物技术、无机平板陶瓷膜微滤加活性炭技术,大幅提高饮用水的细菌去除率,为航天员的饮用水、生活用水提供保障。这一先进的水净化技术,可以直接将航天员的洗澡水、生活用水,净化成为饮用水标准。通过高效复合微生物技术,对航天员的大小便进行净化处理,使航天员在航空器有限的活动空间内,能够正常的生活和开展工作。

  “空间微生物技术应用广泛。未来,我们不仅可以喝到太空啤酒,吃到太空酸奶,还能使用太空益生菌生产化妆品、抑菌洗液等日用品,用空间微生物育种技术开发药品、保健品、生物饲料、以及各类新材料等。我愿为这一天的早日到来尽心竭力。”刘长庭说。(记者张建松)


责任编辑:王小野

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