把DNA送入太空，做什么用？

作者：张馨予

【编前】韩国初创科技企业“太空之星”2日说，今年底前将把韩国登山名将严弘吉的脱氧核糖核酸（DNA）样本送入太空，以致敬他征服世界16座最高山峰的壮举。实际上，将人类DNA送入太空早有先例。2018年10月，《三体》作者、著名科幻作家刘慈欣等人的DNA样本，由我国一颗小卫星搭载送入太空长期保存。不仅人类的DNA“飞”向太空，2018年12月，华南虎、金丝猴、蕙兰等动植物的DNA被存储在特制容器中，也随着长征十一号运载火箭飞向太空。DNA保存受哪些因素影响？为什么要进入太空才能永久保存？基因在太空保存万年之后又有什么用？

谁的DNA进太空了？

刘慈欣等人的DNA在太空永久保存

据韩国媒体报道，“太空之星”将从严弘吉口腔提取DNA样本，用胶囊状容器封存后，连同其他一些名人的DNA样本于今年年底前一起送入太空。届时，这些容器将永久飘浮在太空中。这家企业说，严弘吉将成为首名DNA被送入太空的韩国名人。

“太空之星”说，这次任务将借助美国联合发射联盟公司研制的火箭完成。一些封存有芯片的胶囊状容器也将在这次任务中被送入太空，芯片中存储科幻作品《星际迷航》爱好者留言。

实际上，早在2018年10月29日，《三体》作者、著名科幻作家刘慈欣，著名物理学家、科普作家李淼等四人的DNA样本，就密封于特制的微型隔热防辐射基因保存舱体内，由我国一颗小卫星搭载送入太空长期保存。

2018年12月,华南虎DNA也被存储在特制容器中向太空飞去，同行的还有金丝猴、天行长臂猿、蕙兰、水稻、大豆、三七、蒲公英等动植物的基因样本。其中，华南虎基因样本采自广州动物园的成年雄性华南虎“康康”。

DNA保存最怕啥？

水解酶、酸碱度、辐射是“天敌”

低温、真空是太空在物种保存方面的有利条件。“这都要从DNA的特性说起。”西安交通大学基础医学院特聘研究员、博士生导师张德文解释，从生物化学的角度看，DNA是一个“珠链”状的生物大分子化合物，每颗串在上面的“珠子”是核苷酸，串起的“线”是磷酸。DNA之所以存储了生命的信息，在于核苷酸不同，即组成其的四个碱基A、T、C、G排列顺序不同，这些碱基密码就像文字一样记录可遗传的信息。

“要想让信息经过千万年的时间也能传下去，记录的密码就不能打散，变成单个字、打乱顺序都不行。”张德文说，在地球上存在一种东西能让DNA的“珠链”断裂，而且几乎无处不在。

它就是DNA水解酶。DNA分子一碰到它，磷酸二酯键就被切断了，就像链子断裂，珠子会掉一地，能表达信息的顺序也将不复存在。DNA水解酶都是来自生物体，伴随着微生物而在地球上广泛分布，因此常温下DNA只能放置几天。

DNA对酸和碱也非常敏感。游离的金属离子会让DNA发生催化反应，最终变性，因此DNA的保存溶液都需要pH恒定或摇摆幅度不大。实验室短期内使用的DNA，需要放置在缓冲溶液中保存，“缓冲”指的就是这种溶液对决定酸碱度的离子能够“包容”，离子多了就吸附，少了自己也可提供离子基团，保持住整个环境中的酸碱度，像一块“海绵”，为DNA“减震”。

物理方面，太空辐射、紫外线中的高能粒子，能使DNA断裂氧化。这就是为什么紫外线或核辐射会造成基因变异。高温高压环境也会对DNA的稳定性产生影响。

“所以DNA理想的保存环境是：避开生物，低温；避开光，黑暗；避开水，干燥。”张德文总结。

DNA能保存多久？

保存方式与保存时长密切相关

西伯利亚冻土层的猛犸象不仅DNA保存完好，部分组织也是完整的。而常温DNA在溶液中保存的话，可能不到几天就会裂解。可见，保存方式与保存时间长度密切相关。

将DNA在缓冲溶液中保存，4℃可以保质几天，-20℃可以保存几周，这些在普通冰箱就可以实现。现在的实验条件比之前大幅提高，很多实验室都会有-80℃的冰箱，可保存几个月。几年的话，需要离开水环境，即不给水解酶发挥作用的环境，例如DNA干粉在液氮中保存。然而超低温冰箱和液氮的存储都将耗费大量能源。

除了在温度、溶剂、基质上想办法，科学家还尝试在DNA的形态上发展出存储好方法。与DNA溶液相比，固态的稳定性更加优良，乙醇沉淀、空气干燥、冻干干燥均为DNA干燥方式。干燥处理不仅能降低DNA样品中分子流动性，而且还极大地消除了DNA水解反应。但是在干燥过程中所产生的剪切力也会对长链DNA分子造成一定破坏。