西工大研发蓝藻人造叶片系统 有望破解太空生存难题

热映的科幻电影《流浪地球》，不仅激起许多人对太空探索的关注，也在内地掀起“太空热”。记者17日从西北工业大学(下称“西工大”)获悉，该校科研团队新近研发出一种可以向细胞外分泌蔗糖的蓝藻，并以此为核心打造蓝藻人造叶片系统，可在太空中形成自产自足系统，有望为解决人类探索太空生存难题提供新思路。

探索浩瀚宇宙是全人类的共同梦想，然而不管是太空旅行还是太空移民，都面临一个重要难题─如何在太空中给宇航员和移民者提供稳定、长期的生命保障系统?西工大一个科研团队为解决该问题提供了新思路。

蓝藻是地球上目前已知唯一能产生氧气的光合自养型微生物，具有极强生命力，堪称地球绿色光合植物的祖先。经西工大科研团队研究发现，蓝藻可在太空极端环境把二氧化碳和水还原成碳水化合物和氧气。

叶片提供生长繁衍环境

据西工大生态与环境保护研究中心合成生物学实验室王文教授介绍，目前该实验室已成功实现蓝藻外源DNA转化技术，并建立蓝藻基因编辑体系。通过对蓝藻基因编辑，成功获得了可将细胞生产蔗糖自动排到细胞外的蓝藻。

在此基础上，科研团队设计了蓝藻人造叶片，即一种以培养蓝藻为核心的类似太阳能板的装置。在太空中，该装置可保护蓝藻不受太空辐射、极限温度等伤害，同时有效利用太空中光照和装置中循环的含二氧化碳液体，提供适宜生长繁衍的培养环境。

“改造的蓝藻可不断分泌蔗糖等碳水化合物及氧气，这些能量物质和氧气随循环水流被排到装置外收集起来，成为人类需要的食物等能源物质。”王文教授告诉记者，有了碳水化合物，就可改造别的工程菌，生产出氨基酸、维生素、能源、药物、各种化工材料等，同时建立废物处理循环系统，使废水、废气经蓝藻处理变成可再利用生活用水和空气，在太空中自产自足。

或可改造火星 适宜人类生存

王文教授表示，地球经亿万年进化才形成适宜人类生存的环境，要模仿构建这样复杂的自然界生态系统，在小尺度上是难以保持长时间自主循环运行的。但如果把蓝藻大幅度改造，做成人造叶片，可操作性比构建一个生态系统要容易得多。

该实验室人造叶片装置严格意义上不是生态系统，而是人为可控装置，在未来太空探索和太空移民初始阶段有方便高效的性能。因此，这种利用合成生物学，以蓝藻为核心底盘开发的能量生产、废物处理、环境改造等多功能人造叶片装置，对中国航天科技和太空探索领域发展有重大创新意义和实际价值。

随着蓝藻人造叶片系统日趋成熟，实验室蒿飞博士对未来充满期待：“将来我们可以在火星表面建立大量蓝藻人造叶片装置，改造星球表面大气层，同时利用蓝藻微生物特性，对火星表面土壤进行改造，再结合人造叶片装置在星球表面开发出一片能种植农作物的生产基地，最终借助蓝藻人造叶片把火星改造成适宜人类生存的星球。”