这些试管看起来不太像地球。有四个试管插在一个白色的3D打印框架中,每个试管都装着一株从实验室制造的凝胶中发芽的细长植物。它之于花园,就像Soylent之于油封鸭配小土豆和混合蔬菜一样。
但是,一旦插入铝制金属盒,被推进我们的大气层之外,并接入国际空间站,这种装置本应模拟我们世界的一切——除了一个重要的细节。
几乎没有重力。一个由生物学家和化学家组成的团队希望,这种陌生的环境可能会促使这些植物宇航员产生新的、改进的药物分子。
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这是一个很高的要求,因为几十年前,制药公司基本上已经放弃了草药和树木作为新药的来源,转而使用合成化学品。即使是肯塔基大学植物化学实验室的负责人约瑟夫·查佩尔也称其为“一个异想天开的想法”。
但得益于与当地一家名为Space Tango的莱克星顿公司的合作(该公司帮助研究人员和公司在空间站上进行实验),该团队正在尝试。
Space Tango的总部坐落在一栋过去曾作为医院和家具仓库的建筑中。上周,该公司首席执行官特维曼·克莱门茨站在一些裸露的砖墙旁,列出了他已经送往太空的一些生物:涡虫、黄粉虫、果蝇。在他面前生长着将为其他客户进入轨道的食用植物,在他的右边,在一个在线出售的用于孵化蜥蜴的加热器中,几只蜜蜂正在为它们自己的异世界飞行中的温度波动做练习。
“我们不希望看到的是东西死亡,”他说。为了防止这种情况发生,该团队在墙上的屏幕上监控来自其小型、模拟地球的实验室的数据,并可以进行调整。其中一个监视器当时正在显示一名宇航员小心翼翼地在空间站外操纵以安装摄像头的实时画面,地球的蓝色表面反射在它的镜头中。
这种远离家园的方式可能会在21世纪改变我们最古老的药物来源的观念,这与我们最初如何使用植物作为治疗方法的方式有所不同。
这些药物分子通常被理解为植物对压力的反应。例如,为了摆脱烦人的细菌或啃食树叶的昆虫,植物可能会产生一些与另一种生物的蛋白质相互作用的化学物质。当剂量合适时,这种化合物也可能与我们自身的内部化学物质相互作用,产生有益的效果——一种由酶的装配线制造的威慑剂变成了治疗方法。
该团队提出,改变压力,化学物质也可能会改变。这就是他们希望在国际空间站上发生的事情。
“将会有非常少的重力,激活压力反应,但也许是以他们从未被激活过的方式激活,”查佩尔实验室的博士后蔡斯·肯平斯基说,他还作为Space Tango的植物生理学顾问义务工作。(该公司向实验室提供“定期的、不受限制的财政捐助”,并免费将其材料送入轨道。)
科学家们想知道,新环境是否会改变基因的表达方式,从而改变被调用的酶的装配线,从而改变最终产生的分子。肯平斯基和查佩尔指出,当涡虫被切成两半,然后送入太空时,再生生物学家在它们回来时看到了独特的反应:一个长出了两个头,一些对光的反应与它们在地球上的同类不同。
不过,其他一些研究人员对此不太确定。
“任何植物物种所蕴含的潜力实际上是它们历史的反映。它们能够产生这些非凡的天然产物的方式是因为,在这个物种的历史中,它一定非常重要,”麻省理工学院的生物学家王晶科说,他在怀特黑德研究所的实验室致力于从植物产品中开发药物。“如果你把它放在一个完全陌生的环境中,它不会自动给你在地球上找不到的新东西。”
英格兰诺维奇约翰·英纳斯中心的植物天然产物研究员凯西·马丁说,“微重力是否是释放植物中潜在或隐藏的代谢途径的适当刺激,这一点完全不清楚。”
即使是这样,任何新化合物的用途都将完全是碰运气。“总的来说,很难预测哪些东西会改善,哪些东西会变得更糟,”塔夫茨大学的生物学家迈克尔·莱文说,他参与了将那些涡虫送往空间站的行动。“如果第一次就让植物变得更好,我认为这将是令人难以置信的,但这不是我们对任何人的第一次实验的期望。”
到目前为止,肯塔基大学的团队已经将种子送入低重力环境中。他们选择的植物是一种来自马达加斯加的长春花,重要的早期抗癌分子最初是从这种植物中分离出来的,还有缬草,一种带有臭味的根,有时被作为补充剂来减少焦虑。
那些长途跋涉的种子已经在温室中发芽,并且从外观上看都很正常,长春花产生其习惯性的粉红色花朵,而缬草则产生锯齿状的叶子。化学家们怀疑,它们在休眠状态下的太空旅行不会对其化学性质产生太大改变。很快,他们将把它们磨碎以找出答案。