在太空中進(jìn)行DNA測序 或?qū)⒔鉀Q生物分子研究難題

   自從二十世紀(jì)七十年代首批DNA鏈被測序以來，研究人員已理解在一系列醫(yī)學(xué)和生物學(xué)研究中進(jìn)行遺傳學(xué)分析的深刻意義。DNA測序已被用來鑒定生命形式；研究不同的有機(jī)體存在多大的親緣性和它們?nèi)绾芜M(jìn)化；精確查明個(gè)人體內(nèi)的遺傳病和開發(fā)治療疾病的藥物療法。它甚至被用來打擊犯罪。
　如今，多虧剛送到國際空間站（InternationalSpaceStation,ISS）開展的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，在太空中做所有的這些事情可能是可行的。
   在2016年7月20日，一艘攜帶著上千磅重供應(yīng)物品的SpaceX公司天龍?zhí)柼昭a(bǔ)給飛船（SpaceXDragonsupplyship）與國際空間站對接在一起。在這些供應(yīng)物品清單中，有一臺(tái)手持式DNA測序儀MinION。MinION是由英國牛津納米孔技術(shù)公司（OxfordNanoporeTechnologies）開發(fā)的，在地球上工作得非常良好。美國國家航空航天局（NASA，也被稱作美國太空總署）發(fā)起的生物分子測序儀研究將發(fā)現(xiàn)它是否也能夠在微重力條件下很好地工作。
　來自NASA約翰遜太空中心的KristenJohn說，“目標(biāo)就是選擇一種在地球上廣泛使用的技術(shù)，然后在國際空間站的航天飛行環(huán)境中對它進(jìn)行測試，以便有朝一日它可能能夠用于全體飛船人員的健康應(yīng)用中或者甚至用于檢測火星中的生命。”
　DNA測序之前從沒有在太空中開展過，因此如果這項(xiàng)生物分子測序儀研究取得成功，那么它可能是一件大事。
　來自NASA約翰遜太空中心的SarahCastro-Wallace提出它的幾項(xiàng)應(yīng)用：“在過去，我們讓可觀察到的真菌在國際空間站中生長。我們想要在不需將樣品送回地球的情形下鑒定出這些真菌。它是良好的或者值得擔(dān)心的嗎？只有了解這到底是什么，微生物學(xué)家們才能夠推薦如何最好地處理這個(gè)問題。”
　作為一種設(shè)備齊全的太空飛船，國際空間站緩慢地和不可避免地聚集宇航員在飛船上、供應(yīng)物品的表面上和食物內(nèi)部攜帶的微生物。一臺(tái)DNA測序儀能夠有助鑒定出這些微生物和測試空氣和水中的清潔度。
　　
　Castro-Wallace說，“在國際空間站中，大約85%的水是循環(huán)利用的，是來自尿液、冷凝物和汗水和任何東西的。它在接受處理后達(dá)到微生物角度上的清潔嗎？我們想要以一種更加實(shí)時(shí)的方式了解這種水處理器是否在工作。”
　　
　NASA約翰遜太空中心主要研究者AaronBurton注意到宇航員本身可能受益于這種DNA測序：“你不僅能夠研究DNA上發(fā)生的永久性變化，即長期而言太空飛行對你的DNA帶來的影響，而且也通過研究RNA，你能夠觀察人體或其他有機(jī)物如何正在實(shí)時(shí)地作出反應(yīng)。”
　　
　在這項(xiàng)生物分子測序儀研究期間，飛船人員將對來自地球上制備的具有已知基因組特征的樣品中的細(xì)菌、病毒和嚙齒類動(dòng)物的DNA進(jìn)行測序。地球上的研究人員將在地面上開展平行實(shí)驗(yàn)以便評估這種硬件如何好地發(fā)揮作用。
　　
　相比于在地球上使用的微波爐大小的測序儀，這臺(tái)USB供電的測序儀MinION---大約為一塊小糖果的大小---是比較小的。
　　
　Castro-Wallace說，“地球上的實(shí)驗(yàn)室中使用的大多數(shù)測序儀涉及光學(xué)器件、熒光、激光和其他不適合在太空飛行期間或微重力條件下使用的振動(dòng)敏感性組件。此外，這些測序儀需要消耗大量的電力發(fā)揮作用。”
　　
　另一方面，MinION具有數(shù)量最小化的移動(dòng)零件，而且直接插入到一臺(tái)筆記本電腦或平板電腦中。這臺(tái)筆記本電腦或平板電腦給MinION提供電力并且收集測序數(shù)據(jù)。不同于測序過程能夠花費(fèi)數(shù)天時(shí)間的陸地上的儀器，這臺(tái)測序儀的數(shù)據(jù)幾乎是實(shí)時(shí)獲得的；分析能夠在樣品加入后10到15分鐘內(nèi)開始。
　　
　Burton說，“國際空間站和地球是重力閉聯(lián)集（gravitycontinuum）的兩個(gè)相反的末端，因此，如果這臺(tái)測序儀在地球上和微重力條件下都能工作，那么它應(yīng)當(dāng)在諸如小行星和火星等任何環(huán)境下都能工作。”