“來(lái)，大家嘗一嘗，這就是用太空歸來(lái)的微生物釀造的太空啤酒、太空酸奶，嘗嘗味道有什么不同?”近日在朋友間一次聚會(huì)上，我國(guó)空間微生物學(xué)家、解放軍總醫(yī)院教授劉長(zhǎng)庭興致勃勃地讓大家品嘗利用太空技術(shù)轉(zhuǎn)化的美食。他說(shuō)：“我研究了一輩子空間微生物，退休之后最大心愿，就是把空間微生物研究成果應(yīng)用到老百姓的日常生活中，走到千家萬(wàn)戶的餐桌上。”

地球上的微生物登上太空

微生物被譽(yù)為“地球之王”，在地球上已存在35億年，是地球上最大的生物類(lèi)群，廣泛存在于空氣、水、土壤及其它生態(tài)系統(tǒng)中，在生物圈和地球物質(zhì)循環(huán)中發(fā)揮著重要作用。

在自然界，微生物參與元素循環(huán)、推動(dòng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化，與人類(lèi)關(guān)系十分密切。人體表面及體內(nèi)的正常微生物菌群，有益于人類(lèi)健康;而由各種病原微生物引起的感染性疾病，則是人類(lèi)最為常見(jiàn)和多發(fā)的疾病。

隨著航天技術(shù)不斷發(fā)展，太空已成為人類(lèi)活動(dòng)的新空間。原本只在地球上生存的微生物，也隨著人類(lèi)一起登上了太空。例如在“和平”號(hào)空間站，人們已經(jīng)檢測(cè)到234種微生物。

劉長(zhǎng)庭介紹，微生物進(jìn)入太空有兩種途徑，一種是由航天員攜帶的。一般來(lái)說(shuō)，健康人體都攜帶了至少10億個(gè)微生物(如細(xì)菌、真菌、病毒等)，存在于人體的皮膚、口腔、鼻咽部、胃腸道等部位，這些微生物會(huì)隨著航天員一起進(jìn)入太空。

另一種途徑是由各類(lèi)航天器材攜帶的。盡管載人飛船、航天服、裝船產(chǎn)品等各類(lèi)航天器材和設(shè)備，在進(jìn)入太空之前都會(huì)進(jìn)行非常嚴(yán)格的真空消毒，但由于微生物實(shí)在太小，總會(huì)有“漏網(wǎng)之魚(yú)”一起搭載進(jìn)入太空。

太空中的強(qiáng)輻射、微重力、弱磁場(chǎng)、高真空、極度溫差、粒子輻射等特殊環(huán)境，必然會(huì)誘導(dǎo)來(lái)自地球的微生物產(chǎn)生基因突變，進(jìn)而影響微生物的生物學(xué)性狀和功能。發(fā)生變異的微生物，不僅對(duì)航天員的身體健康帶來(lái)潛在威脅，還會(huì)在密閉的環(huán)境中形成微生物腐蝕，影響各類(lèi)精密的航天儀器正常工作。

“國(guó)內(nèi)外研究表明，太空極其特殊的環(huán)境，可以加速微生物變異、毒力、耐藥性等改變。人體在空間環(huán)境中免疫力下降，而病原菌毒力增強(qiáng)。因此，一旦航天員發(fā)生感染，治療難度無(wú)疑將會(huì)加大。在國(guó)際空間站中，曾經(jīng)多次發(fā)生航天員呼吸道、皮膚、結(jié)膜等處的感染。”劉長(zhǎng)庭介紹說(shuō)。

為了保障載人航天穩(wěn)健發(fā)展，空間微生物學(xué)在國(guó)際上方興未艾。科學(xué)家的初衷是解決航天活動(dòng)中的微生物感染問(wèn)題。但隨著研究走向深入，如何利用太空資源展開(kāi)微生物研究、服務(wù)于地球上的人類(lèi)，也成為空間微生物學(xué)的主要內(nèi)容。

據(jù)劉長(zhǎng)庭介紹，目前，空間微生物研究主要包括三種類(lèi)別：一是病原微生物，包括航天員太空感染防控、地面難治性感染的防治;二是腐蝕微生物，包括空間站設(shè)備的防腐研究、新型抗菌材料的研制;三是工業(yè)微生物，包括空間微生物制藥產(chǎn)業(yè)、空間工業(yè)微生物的誘變育種。

開(kāi)創(chuàng)我國(guó)空間微生物學(xué)

根據(jù)計(jì)劃，我國(guó)將于2022年前后建成空間站。屆時(shí)，將有航天員長(zhǎng)期駐守，這對(duì)深入開(kāi)展我國(guó)的空間微生物學(xué)研究具有重要意義。

早在1997年，劉長(zhǎng)庭就帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開(kāi)展空間生物醫(yī)學(xué)研究，先后完成了神舟8、9、10、11號(hào)飛船、天宮一號(hào)飛船及天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室微生物搭載任務(wù)，進(jìn)行了眾多開(kāi)拓性研究。

例如，他帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)在我國(guó)神舟8號(hào)搭載了重組人工干擾素ɑ1b菌株，獲得了5株高產(chǎn)菌，產(chǎn)量最高可增加3倍，傳50代后，仍然穩(wěn)定。在神舟10號(hào)飛船搭載的產(chǎn)酶溶桿菌，產(chǎn)量提高了3.5倍，具有很好的穩(wěn)定性，其代謝物可用于裂解重組蛋白的工業(yè)生產(chǎn)(如胰島素及其類(lèi)似物)，具有較高的特異性、效率和穩(wěn)定性。

在大量科學(xué)研究的基礎(chǔ)上，劉長(zhǎng)庭還提出了“空間微生物分子效應(yīng)”學(xué)說(shuō)。這一學(xué)說(shuō)有三個(gè)理論：空間微生物毒力突變與人體互利共生理論;空間微生物突變與代謝相關(guān)空間制藥理論;空間微生物腐蝕與洗消材料技術(shù)理論。他由此提出我國(guó)空間微生物三個(gè)應(yīng)用方向：保障航天員與人類(lèi)健康及感染性疾病治療方向;藥物及功能性食品等研發(fā)方向;延長(zhǎng)航天器在軌運(yùn)行時(shí)間方向。

截至目前，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在空間微生物領(lǐng)域獲得國(guó)家專(zhuān)利23項(xiàng)，實(shí)用新型和外觀設(shè)計(jì)專(zhuān)利7項(xiàng)，并建立了世界上唯一的空間微生物數(shù)據(jù)中心。

推動(dòng)空間微生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化

讓空間微生物造福人類(lèi)，是劉長(zhǎng)庭的不懈追求。他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)與北京富樂(lè)頓空間生物研究院合作，通過(guò)對(duì)空間酵母菌進(jìn)行篩選育種，成功獲得多株性能優(yōu)良的突變菌株，能在高溫和低溫中發(fā)酵，可用于啤酒、葡萄酒、果酒釀造工業(yè)的釀酒酵母。

其中，一種可釀造啤酒的葡萄酒發(fā)酵酵母已投入了生產(chǎn)。這就是在朋友聚會(huì)時(shí)，劉長(zhǎng)庭帶給大家品嘗的“太空啤酒”。在啤酒特有的清爽中，含有丁香花的香氣，果然與眾不同。

據(jù)介紹，用“空間啤酒酵母”生產(chǎn)的“太空啤酒”，目前正在進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)的前期準(zhǔn)備，不久就有望走上老百姓的餐桌。此外，針對(duì)單一純種酸奶發(fā)酵劑，公司還成功篩選出了“空間羅伊氏乳桿菌”，也正在進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化前期準(zhǔn)備。

劉長(zhǎng)庭還大力推動(dòng)了一系列空間微生物學(xué)研究成果的轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化。例如，利用高效復(fù)合微生物技術(shù)、無(wú)機(jī)平板陶瓷膜微濾加活性炭技術(shù)，大幅提高飲用水的細(xì)菌去除率，為航天員的飲用水、生活用水提供保障。這一先進(jìn)的水凈化技術(shù)，可以直接將航天員的洗澡水、生活用水，凈化成為飲用水標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)高效復(fù)合微生物技術(shù)，對(duì)航天員的大小便進(jìn)行凈化處理，使航天員在航空器有限的活動(dòng)空間內(nèi)，能夠正常的生活和開(kāi)展工作。

“空間微生物技術(shù)應(yīng)用廣泛。未來(lái)，我們不僅可以喝到太空啤酒，吃到太空酸奶，還能使用太空益生菌生產(chǎn)化妝品、抑菌洗液等日用品，用空間微生物育種技術(shù)開(kāi)發(fā)藥品、保健品、生物飼料、以及各類(lèi)新材料等。我愿為這一天的早日到來(lái)盡心竭力。”劉長(zhǎng)庭說(shuō)。