植物微重力下難交配 太空農業(yè)或面臨挑戰

　　北京時(shí)間3月18日消息，據美國國家廣播公司新聞網(wǎng)站(nbcnews.com)15日報道，科學(xué)家進(jìn)行的一項新研究發(fā)現，植物很難在微重力環(huán)境下交配。這一發(fā)現意味著(zhù)發(fā)展太空農業(yè)可能面臨不小挑戰。此外，這項研究也揭示了重力如何對細胞間運輸產(chǎn)生影響。細胞間運輸對植物交配和人類(lèi)腦細胞的通訊至關(guān)重要。

　　目前，重力將對人類(lèi)的性行為產(chǎn)生何種影響仍舊是一個(gè)未知數。如果一項挑選已婚夫婦上演火星之旅的私人計劃付諸實(shí)施，科學(xué)家便有望了解這種影響。雖然不像人類(lèi)的性行為那樣充滿(mǎn)刺激和興奮，植物的交配卻是一個(gè)絕佳的研究對象，可用于了解細胞之間如何運輸物質(zhì)。

　　降落柱頭(開(kāi)花植物的雌性器官)上后，花粉粒會(huì )生長(cháng)出花粉管，充當一條輸送精細胞的管道，讓它們與卵子結合?；ǚ酃芗毎纳L(cháng)速度在植物王國居于首位。研究參與者、加拿大蒙特利爾大學(xué)生物學(xué)家安吉-戈特曼表示這種快速生長(cháng)對實(shí)時(shí)研究細胞間運輸非常重要。如果是其他植物細胞，科學(xué)家不得不等待幾周時(shí)間，才能觀(guān)察到它們對重力的反應。相比之下，花粉管內的反應只需要短短幾秒鐘。

　　此外，花粉管也是一個(gè)用于研究細胞間運輸機制的出色模型，因為它們感知不到重力?；ǚ酃艿娜魏畏磻荒芤蛑亓Φ奈锢硇?，而不是細胞感知到重力，隨后相應改變自身行為。一些植物細胞能夠感知到重力，根部細胞中的微小結構平衡石確保植物的根往下生長(cháng)?；ǚ酃艿纳L(cháng)追隨雌性植物釋放的化學(xué)信號，因此無(wú)需重力信息。在這種情況下，它們就變得和任何帶有細胞核的細胞一樣，例如動(dòng)物細胞。

　　在此項研究中，并沒(méi)有花粉管被送入太空。戈特曼和同事利用歐洲航天局的設施進(jìn)行研究。他們利用一個(gè)直徑8米的離心機，讓正在生長(cháng)的花粉管暴露在20g(地球重力的20倍)的重力環(huán)境下。此外，他們還將花粉管放入歐洲航天局的隨機定位機，利用這臺機器讓樣本以特定的速度朝著(zhù)各個(gè)方向旋轉，消除來(lái)自每一側的引力效應，進(jìn)而模擬太空的微重力。戈特曼在接受美國《生活科學(xué)》雜志采訪(fǎng)時(shí)表示：“這不是真正意義上的零重力。施加于樣本的重力始終保持在1g，但方向發(fā)生改變。”

　　研究人員利用顯微鏡對樣本進(jìn)行實(shí)時(shí)觀(guān)察。研究發(fā)現顯示花粉管可能無(wú)法感知到哪個(gè)方向是上，雖然重力仍舊產(chǎn)生影響。在模擬微重力環(huán)境下生長(cháng)的花粉管直徑比1g環(huán)境下的花粉管小8%。在5倍于地球重力環(huán)境下，花粉管的直徑比1g環(huán)境下大8%，20倍地球重力環(huán)境下大38%。在模擬微重力環(huán)境下，花粉管的表面膨脹率下降了39%。

　　形成花粉管基本上就是一項微型細胞建筑工程，細胞運輸小泡，沿著(zhù)花粉管的生長(cháng)方向擴建細胞壁。研究人員發(fā)現纖維素和胼胝質(zhì)的移動(dòng)在高重力和微重力環(huán)境下遭到破壞。戈特曼說(shuō)：“這些細胞內的細胞間運輸在確定的通道內進(jìn)行。在高重力和微重力環(huán)境下，這種運輸受到影響。”在《公共科學(xué)圖書(shū)館-綜合》上，戈特曼和同事報告了他們的研究發(fā)現。

　　戈特曼表示動(dòng)物的繁殖與植物的繁殖存在很大差異，因此不能根據這項研究得出任何有關(guān)太空中人類(lèi)性行為的確切結論。根據《斯堪的納維亞婦科學(xué)與產(chǎn)科學(xué)報》1996年刊登的一篇論文，對太空性行為的擔憂(yōu)包括輻射暴露對胎兒發(fā)育的影響以及微重力的不明影響。

　　微重力下植物交配的研究發(fā)現對人類(lèi)并非毫無(wú)意義。戈特曼表示細胞間運輸對人體細胞非常重要，尤其是神經(jīng)元細胞。根據《先進(jìn)太空研究》2002年刊登的一篇有關(guān)魚(yú)類(lèi)大腦的研究論文，微重力會(huì )對突觸的形成產(chǎn)生影響。根據美國宇航局2012年公布的一份研究報告，宇航員的認知功能在太空中下降，具體程度因人而異。造成這種現象的原因包括睡眠剝奪和輻射壓力，不過(guò)，沒(méi)有人知道神經(jīng)細胞的細胞間運輸是否也是一個(gè)因素。

　　戈特曼說(shuō)：“很多神經(jīng)疾病與細胞間運輸有關(guān)，例如亨廷頓氏舞蹈癥、帕金森氏癥以及阿爾茨海默氏病。”人類(lèi)需要了解太空中的植物交配，因為在長(cháng)期太空任務(wù)或者對其他行星進(jìn)行殖民過(guò)程中，我們需要植物滿(mǎn)足自身食物需求。戈特曼在一封電子郵件中指出：“如果我們希望在太空中進(jìn)行農業(yè)生產(chǎn)，我們必須考慮這個(gè)因素。為了進(jìn)行長(cháng)期植物種植，我們必須尋找能夠在零重力環(huán)境下進(jìn)行繁殖的物種。”