直击星空杀手
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作者: 林诗冠
茫茫宇宙，承载了人类多少梦想和渴望，遗憾的是，太空辐射始终带头阻挡人类前进的脚步。1953年，DNA双螺旋结构被提出，自那之后，为了人类的宇宙之梦，DNA和太空辐射展开了一场旷日持久的战争。直到今天，人类也只能踏上月球。但是，这并不能熄灭人类向往太空的热情。
继美国“勇气号”和“发现号”成功登陆火星后，美国在最近宣布的新太空探险计划中，把火星载人登陆作为主要目标，计划21世纪30年代中期之前将航天员送上火星。不过，在那之前，人类恐怕先要帮DNA打赢这场“战争”。
太空辐射：致命障碍
太空辐射是一种包含伽玛射线、高能质子和宇宙射线的特殊混合体。严格说起来，航天员还从未经历过完全剂量的太空辐射。即使是常年运转的同际空间站，它的轨道距离地表也仅有400千米，尚在大气层内。绝大部分的太空辐射被地球大气层隔绝或被地球磁场偏转，真正能影响到航天员的只有很小的一部分。在这样的保护措施下，据某些统计资料显示，仍有1/10以上的航天员死于太空辐射直接或间接造成的癌症――太空辐射的危险性根本不是实验室里的模拟实验能准确估计出的，它直接攻击的目标是生物赖以繁衍的DNA。
作为遗传物质，DNA的可靠性具有重要意义，它需要把遗传信息准确地传递到后代。组成DNA分子的4种脱氧核糖核苷酸的不同序列代表了不同的生物指令，它们的组合千变万化。在生物体内，一旦某些关键序列被改变甚至破坏，那么无异于将组成生命的多米诺骨牌推倒了一块，必会引起难以预测的连锁反应。
宇宙中，各种天体不断向外辐射着电磁波和高能粒子，它们包括众多肉眼难以辨别的短波长(波长低于440纳米)高能射线，例如γ射线、紫外线；以及高能粒子束，如太阳日冕吹出的高能等离子体流――太阳风、质子、α粒子、其他较轻的原子核。这些“杀手”躲在貌似漆黑的太空中，每时每刻都在“密谋”着破坏生命本源――DNA。
当我们藏身地表，大气层和地球磁场的保护使每个人每年平均接受的辐射量约为350毫雷姆(1雷姆＝10-2希[沃特])。而身处近地轨道空间站，80天的生活会让航天员受到17800毫雷姆的辐射量――相当于他在地球上生活50年受到的辐射量总和。照此推算，按目前航天技术条件下从地球到达火星要超过一年时间预估，一位航天员从地球到火星往返一次，至少要受到160000毫雷姆的辐射――相当于在地球上生活460年所受的总辐射量!实际情况也许更糟，一位“阿波罗”号的航天员曾回忆称，在飞向月球的路上，他们一路看见宇宙射线“像火花一样在我们的视网膜上闪耀”
在致命威胁下，DNA展开了一系列反击。
DNA：给力防御
在生命产生的早期，地球还未产生臭氧层的时候，紫外线毁灭了无数DNA。为此，生物的DNA在漫长的进化中产生了多套行之有效的机制。
其中，光修复系统是一种最简单最古老的修复机制。几十年前，Albert Kelner在研究紫外线对链霉菌的作用时，发现了一个有意思的现象。一般情况下，紫外线会使DNA产生嘧啶二聚体。嘧啶二聚体的产生，令DNA分子在合成的时候产生错误的化学键，从而发生突变致死。但是在光照作用下，它们在紫外线照射下的存活力提高了10万倍。后来的研究表明，细胞内一种叫光解酶的蛋白质，可以帮助细胞去除嘧啶二聚体，制止突变。光解酶能向受损的DNA链转移一个电子和一个质子，在几纳秒的时间内修复损伤，解散错误的化学键，让脱氧核糖核苷酸“各归各位”。
相比紫外线，某些能量更高的宇宙射线甚至可以直接打断DNA分子链，造成缺口处基冈功能缺失，导致DNA无法进行复制，最终致死。为此，生命在演化过程中“学会”了利用重组机制精确修复DNA缺口。简单来说，由两条核苷酸链组成的DNA，如果其中一条链出现了缺口，那么细胞就会利用另外一条完整的链上的序列信息，作为模板还原缺口丢失的遗传信息。
还有一种SOS修复机制，它是细菌在DNA受到严重损伤、处于危急状态时诱导的一种DNA修复方式。这种修复结果只能维持基因组的完整性，但是修复后的DNA序列会发生很多错误。不过对于细菌群落来说，1万个细菌里面只要有1个能够存活下来把遗传物质传递下去，牺牲就没有白费。
上述种种，为人类研究自身DNA，战胜太空辐射，迈向宇宙深处提供了重要的研究依据。
科技：积极协助
1990年，美国科学家对一位联合型免疫缺乏综合症患者进行了首例基因治疗，并获得了较好的疗效。20年过去了，基因治疗已经扩展到了众多医学领域。
目前常用的是病毒载体腺病毒和慢病毒。其中慢病毒转导的RNA能够逆转录成DNA并整合到细胞的基因组内，也就是说它能让所转的基因在细胞内永久性表达。第一位接受基因治疗的病人，就是体内与免疫系统功能相关的一个关键基因发生突变。医生通过慢病毒携带正常的基因，感染细胞后弥补了突变基因缺失的功能。
这种思路同样可以应用在对抗太空辐射中。比如光修复系统中的光解酶的合成和SOS修复机制的运行，同样是某段基因主导，能将之转入航天员的基冈中，在某种程度上增强他们对太空辐射的抵抗力。
为了保证转入的基因不会在航天员的基冈中胡乱“安家”，可以利用锌指核酸酶进行定点基因打靶。锌指核酸酶是一种人工构建的蛋白质，它利用锌指模块来识别特定的DNA序列。锌指模块是一种蛋白质模块，它就像一根手指一样插入DNA螺旋中，特异性地识别一段DNA序列。只要6个锌指模块，就能识别18个脱氧核糖核苷酸的序列，它在基因组里面出现的概率是(1/4)，重复的可能性趋近于零，基本可以实现基因的定点插入。
相信在人类的努力下，随着科技的发展，胜利的天平将渐渐向DNA倾斜，待它取得胜利之日，亦将是人类战胜太空辐射，遨游宇宙之时。
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