被带上空间站的拟南芥是何方神圣?为什么把它带上太空?( 二 )


而拟南芥 , 就是代表植物的模式生物 , 可以进行各种植物科学的研究 , 尤其是遗传学和植物发育方面的研究 , 它是专门为科研而生的植物 。

2、我国航天员为什么要带拟南芥上空间站?
随着神舟十四号航天员返回地球 , 我国空间站全面建设阶段的任务就全部结束了 , 而从神舟十五号开始 , 我国空间站正式转为正式运营阶段 。
我国建造空间站的主要目的就是进行科研 , 目前空间站的科研设施主要包括密封舱内的14个科学实验柜、舱外暴露实验平台以及共轨飞行的熏天望远镜 , 支持在轨滚动实施空间天文、空间生命科学与生物技术、微重力基础物理等科学研究 。

拟南芥通常会被安装在问天实验舱的生命生态实验柜里 , 那么为什么是拟南芥而不是其他植物呢?其实问题的答案在上文中已经说的很清楚 , 因为拟南芥是植物界的模式生物 。
首先 , 拟南芥可以在短时间内发芽、生长、开花、结果 , 生长周期比较短 , 这对于缩短实验时间的意义十分重要 , 要知道空间站的实验资源是十分宝贵的 , 能在更短的时间里完成实验 , 可以提高实验效率 。
其次 , 拟南芥的染色体数量较少 , 只有10条 , 那么相对应的基因数量也比较少 , 只有25000多个基因 。 而其他植物的基因数量太过庞大 , 比如豌豆有4万多个基因 , 玉米有3万多个基因 , 远没有拟南芥研究起来更省时省力 。

再者 , 拟南芥自花授粉的特点决定了它身上所有的特点全部来自基因变异 , 那么在空间站种植的拟南芥发生变异的话 , 所有的变异特征都会被保留下来 , 而我们在空间站种植拟南芥的目的 , 就是研究遗传学以及育种学等生物科学 。
所以说 , 把模式生物带上空间站进行生物实验 , 所得出的结论在其他植物身上同样有重要意义 , 就像在小白鼠身上进行动物实验一样 , 拟南芥是专门用来做植物实验的生物 。

3、关于拟南芥的故事
拟南芥的发现经历了十分漫长和曲折的过程 , 它在很长一段时间里都无法引起科学家们的关注 , 这可能是因为这种植物太过普通 , 普通到人们往往会忽略它的存在 。
拟南芥最早被记录的时间是1577年 , 德国医生兼博物学家约翰内斯·塔尔在德国北部的哈茨山地区野外考察时 , 发现并记录了这个物种 。 不过也仅仅是记录了一下而已 , 它看起来跟野草差不多 , 完全引不起植物学家的兴趣 。
在后来的170多年时间里 , 人类与拟南芥都没有产生什么交集 。 直到1753年 , 本着一个都不能少的分类学精神 , 植物学家才将拟南芥重新记录并进行了简单的分类 , 而且拟南芥还归错了类别 , 被归为南芥属 。

从拟南芥的名字就能猜得出来 , 拟南芥并不是南芥 , 开头的“拟”字代表了模拟 , 说明它与南芥属的植物只是外表长得有点像而已 , 但它们之间有很多结构都存在比较明显的差异 。 不过当时的植物学家并不关心这些 , 因为拟南芥太普通了 。
就这样 , 拟南芥在一个错误的分类中又度过了150年 , 直到遇到年轻的植物学家弗里德里希·莱巴赫 , 拟南芥才被人类真正的发现 , 并归入了专门为拟南芥新建的拟南芥属 。
1906年 , 就读于德国波恩大学的植物学博士弗里德里希·莱巴赫年仅21岁 , 他在观察并记录植物染色体数量的过程中 , 发现了拟南芥的特殊之处 , 也就是我们上文中提到的 , 拟南芥的染色体数量只有10条 , 这让他感到惊讶 。

从此莱巴赫便深深地被拟南芥吸引 , 他开始专注于这种植物的研究 , 收集了大量的拟南芥种子 , 在温室中培育研究 , 并发表了相关的论文和著作 。 然而直到1967年 , 拟南芥也没有能得到植物学界的足够重视 , 82岁的莱巴赫带着一生的遗憾去世了 。
不过 , 莱巴赫的努力并没有白费 , 他的研究被美国遗传学家霍马可重视并应用 , 霍马可用拟南芥完成了一项重要的转基因实验 , 一下子就帮拟南芥吸引到了大量的关注 , 也直接改变了拟南芥的命运 , 这就是浸花法转基因技术 。
这项重要的实验 , 一下子让拟南芥名声大噪 , 科学家们在重复这项实验的过程中 , 也深切体会到了拟南芥的优势 。 在很短的时间内 , 拟南芥毫无争议地成为了植物学最佳的模式生物 。 拟南芥这种普通的杂草 , 也终于实现了生命的逆袭 。

2000年 , 拟南芥成为植物界第一个进行了完整基因组测序的植物 。 仅仅是2020年一年 , 全球就发表了32000篇以拟南芥为研究对象的论文 。 虽然拟南芥的作用曾被大大低估 , 真正与人类合作的时间也不算很久 , 但它的加入 , 确实把人类的植物学研究带上了快车道 。

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