跟著長征十一號運載火箭的一聲轟鳴，在地球上幾近消失的華南虎DNA（脫氧核糖核酸）被存儲在特制容器中向太空飛去。與華南虎DNA干粉同行的，還有金絲猴、天行長臂猿、蕙蘭、水稻、大豆、三七、蒲公英等動植物的基因樣本。

據報導，此前不久的2018年10月底，科幻作家劉慈欣等人的DNA樣本，經過長二丙火箭被運送至太空，希望完結在太空永久保存。DNA保存受哪些因素影響？為什么要進入太空才干永久保存？基因在太空保存萬年之后又有什么用？

水解酶、酸堿度、輻射，DNA有三大怕

低溫、真空是太空在物種保存方面的有利條件。“這都要從DNA的特性說起。”西安交通大學根底醫學院特聘研討員、博士生導師張德文解說，從生物化學的視點看，DNA是一個“珠鏈”狀的生物大分子化合物，每顆串在上面的“珠子”是核苷酸，串起的“線”是磷酸。DNA之所以存儲了生命的信息，在于核苷酸不同，即組成其的四個堿基A、T、C、G擺放次序不同，這些堿基暗碼就像文字相同記載可遺傳的信息。

“要想把信息經過千萬年的時刻也能傳下去，記載的暗碼就不能打散，變成單個字、打亂次序都不可。”張德文說，在地球上存在一種東西能讓DNA的“珠鏈”開裂，并且簡直無處不在。

它就是DNA水解酶。DNA分子一碰到它，磷酸二酯鍵就被切斷了，就像鏈子開裂，珠子會掉一地，能表達信息的次序也將不復存在。DNA水解酶都是來自生物體，伴跟著微生物而在地球上散布廣泛，因而常溫下DNA只能放置幾天。

除了共同的酶這一生物“天敵”之外，DNA還有化學和物理上的缺點。

DNA對酸和堿都十分靈敏。游離的金屬離子會讓DNA發作催化反應，終究變性，因而DNA的保存溶液都需求pH安穩或搖晃起伏不大。試驗室短期內運用的DNA，需求放置在緩沖溶液中保存，“緩沖”指的就是這種溶液對決議酸堿度的離子能夠“容納”，離子多了就吸附，少了自己也可提供離子基團，堅持住整個環境中的酸堿度，像一塊“海綿”，為DNA“減震”。

物理方面，太空輻射、紫外線中的高能粒子，能使DNA開裂氧化。這就是為什么紫外線或核輻射會形成基因變異。高溫高壓環境也會對DNA的安穩性發生影響。

“所以DNA抱負的保存環境是：避開生物，低溫；避開光，漆黑；避開水，枯燥。”張德文總結。

保存辦法與保存時長密切相關

西伯利亞凍土層的猛犸象不只DNA保存無缺，部分安排也是完好的。而常溫DNA在溶液中保存的話，或許不到幾天就會裂解。可見，保存辦法與保存時刻長度密切相關。

將DNA在緩沖溶液中保存，4℃能夠保質幾天。-20℃能夠保存幾周，這些在一般冰箱就能夠完結。現在的試驗條件比之前大幅進步，許多試驗室都會有-80℃的冰箱，可保存幾個月。幾年的話，需求脫離水環境，即不給水解酶發揮作用的環境，例如DNA干粉在液氮中保存。

可是超低溫冰箱和液氮的存儲都將消耗很多動力，有研討一直在探索常溫下的DNA有用保存。有材料顯現，乙醇等能夠有用削減DNA鏈的開裂，DNA可在室溫下保存兩年后仍具有90%的原始螺旋結構。經過固相吸附等技能也可完結在常溫下的多年保存，例如經化學處理的纖維素基質可使DNA免受核酸酶、氧化劑以及細菌等的損害，經由該基質保存22年的血液樣品也能夠在法醫遺傳學上完結STR（一種名叫“短串聯重復序列測定”的親子判定辦法）試驗。

除了在溫度、溶劑、基質上想辦法，科學家還測驗在DNA的形狀上開展出存儲好辦法。與DNA溶液比較，固態的安穩性愈加優秀，乙醇沉積、空氣枯燥、凍干枯燥均為DNA枯燥辦法。枯燥處理不只能下降DNA樣品中分子流動性，并且還極大地消除了DNA水解反應。烘干、冷凍凍干機等枯燥辦法均能夠有用減小DNA樣品中水分子，可是在枯燥進程中所發生的剪切力也會對長鏈DNA分子形成必定損壞。

低溫凍存仍是現在DNA保存使用最廣泛的辦法。可是“有凍就有融”，消融取用進程中會對DNA的結構和信息有哪些影響呢？

國外有學者以小牛胸腺DNA進行研討，發現重復凍融后其雙螺旋結構現已發作了改動，相關低溫水解的機理顯現，DNA樣品的冰凍速率以及凍存溫度會影響DNA降解。低溫水解會促進DNA樣品內發生冰內裂縫。有研討標明，糖類物質能夠有用削減DNA嵌入在玻璃體時的開裂。

天然界總是給科學家歡喜。英國牛津大學曾對西伯利亞和新西蘭收集的土壤標本進行研討時發現，DNA能夠在土壤中保存40萬年。他們對土壤樣本中發現的古代猛犸和恐鳥的DNA進行剖析后證明，DNA天然保存的時刻遠比人們幻想的要長，到現在為止，科學家對前期生物的研討首要仍是依靠保留在巖石和土壤中的化石，這一發現啟示史前研討者，在化石之外還能夠試試DNA。

在太空等待與外星人“偶遇”

“進入太空永久保存，在時刻概念上是逾越人類開展前史的，以上萬年為單位，因而才會稱為‘永久’。”張德文提示，這個時刻長度乃至比以文字形狀，或電子信號形狀存儲的時刻都要久。

穿越千萬年需求哪些保證呢？材料顯現，基因樣本由我國國家基因庫完結采樣和安穩化處理。這兒說到的安穩化處理，包含溶劑處理、枯燥處理等。

材料顯現，裝載DNA的容器是具有知識產權的特別研發的太空基因容器，容器具有阻隔空間輻射等功用，能夠完結生物基因的永久在軌保存。搭載該太空基因容器的科學試驗細小衛星將記載并回傳基因樣本在發射進程和軌跡保存期間的環境監測數據，以驗證地球物種基因樣本太空保存的可行性和有用性。樣本現在并不考慮取回。

張德文以為，DNA的使用將寄望于組成生物學的開展。現在，徹底的人工組成生物還沒完結，但從2002年有報導顯現，病毒基因組能夠完結化學組成。2010年最簡略的單細胞生物體支原體的全基因組DNA組成結束。2018年8月2日，《天然》在線宣布我國科學家覃重軍研討團隊與合作者初次人工創立了單條染色體的真核細胞的效果，將單細胞真核生物——釀酒酵母天然的16條染色體人工創立為具有完好功用的單條染色體，酵母三分之一基因與人類同源。

現在的人工組成的遺傳物質，需替換到原有細胞中，全新的人工全基因組再發揮作用，敞開拼裝新生命。DNA發揮作用的細胞環境還沒有完結人工出產。

“今后或許有用，條件是組成生物學中人工組成生命相關技能開展老練。依照現在科技的開展速度也不好說，從組成生物學學科樹立到現在還不到20年，現已發展到單細胞真核生物染色體組的組成了，未來或許不斷加快。”張德文說。

關于太空永久保存DNA的再次啟用，有著更多的科幻顏色。假如人類滅絕了，或許會被外星人發現，從頭再造人類這個物種。未來需求幻想。