两代人、几十年，让中国的果蝇“飞上天”

李岩  

■本报记者 孟凌霄

从海南文昌航天发射场回到北京，李岩的手机铃声就没停过。

她无暇逐一回复祝贺的消息，只向自己的博士生导师、今年84岁的中国科学院院士郭爱克汇报了“屯里的好消息”——11月15日晚11时13分，随着长征七号遥九运载火箭的顺利发射，我国首次将果蝇送上空间站，开展科学实验。

“屯里”指的是中国科学院生物物理研究所（以下简称生物物理所）。这个坐落于北京市朝阳区大屯路15号的科研院所，是郭爱克开启中国果蝇研究之地，也是“屯里人”生物物理所研究员李岩求学、工作近20年的主战场。

在果蝇上天后的一个月时间里，李岩团队需要守候在屏幕前，观察从中国空间站实时传回的果蝇影像。11月19日清晨，中国空间站迎来了第一只“果蝇宝宝”。12月15日，记者了解到，目前太空中的“果蝇家族”即将迎来第三代。

“这项研究凝结着生物物理所两代人、数十年的心血。”李岩告诉《中国科学报》，如今，中国科学家终于能在空间站开展亚磁-微重力环境对果蝇基因、行为和生存繁衍的影响研究。

果蝇会给你很好的答案

“果蝇上天”的故事，最早可追溯至数十年前。

1993年，郭爱克在生物物理所建立了我国首个以果蝇为模式生物的学习与记忆实验室。1998年，出于对果蝇记忆研究的兴趣，从北京大学生命科学学院毕业的李岩来到生物物理所攻读博士学位。

在许多人看来，果蝇只有几毫米大小，是一种“头脑简单”的小动物。但在果蝇研究者眼中，果蝇个头儿小、容易饲养、繁殖快、行为丰富，而且与人类基因组序列高度同源，是一种兼具学习能力和适应能力的优良模式生物。

早在百年前，美国遗传学家摩尔根就利用果蝇证实了基因在染色体上，让小小的果蝇敲开了遗传基因研究的大门。在历史长河中，果蝇这一模式生物曾帮助科学家6次拿下诺贝尔奖。

李岩说，最启发她的是郭爱克的一句话：“只要学会向果蝇提问，它就会给你很好的答案。”

21世纪初，郭爱克团队把目光投向以果蝇为模式生物的亚磁生物学研究。地球具有独特的巨大磁场，太空中缺乏磁场的环境会给动物和人类带来什么问题？果蝇基因与人类基因具有很高的相似性，其神经工作原理也是完全保守的。利用果蝇探索未知宇宙的秘密，可以为人类更好适应太空环境奠定基础。

他们发现，当把果蝇置于远小于地球磁场的极弱的磁场环境中，果蝇的学习、记忆能力会逐代下降，到第十代时几乎消失；而把果蝇放回地球磁场环境时，果蝇的学习、记忆能力会逐代恢复，到第十代时几乎回到正常水平。

彼时，科学界对微观分子生物学的研究刚起步，但郭爱克敏锐地意识到，这是一个表观遗传学问题——生物面临异常环境有适应性过程，而这种适应性可以通过遗传方式进行代际传递。

然而，由于亚磁生物学效应较为微弱，且需要多代传递才能观察到变化，因此，在许多研究者看来，这项研究虽极具前瞻性，但无法马上获得产出和回报，导致相关研究一度趋于沉寂。

“我们不能把研究的‘火种’灭了，一定要传承下去。”李岩介绍，目前生物物理所花费10余年，在亚磁环境中培育了200多代果蝇。这一纪录在国际上首屈一指，为在中国空间站开展果蝇研究奠定了基础。

“我们一定会打胜仗的！”

在相当长的一段时间里，这项研究的“星星之火”孤独却倔强地亮着，静静等待一个燎原的时刻。

转机发生在2010年。这一年，34岁的李岩全职回国。

从生物物理所博士毕业后，李岩前往美国加利福尼亚大学旧金山分校从事博士后研究，后在美国西北大学担任助理教授，开展神经蛋白病的动物模型研究。

但当时的李岩觉得，在国外做研究缺乏归属感。“我在核工业基地长大，从来没想过在国外定居，总觉得该回国做研究。”在她看来，回国从事研究是一件“天经地义的事”。

归国的决定也受到郭爱克的影响。师生两人有着相似的出国留学、全职归国的人生轨迹。早在20世纪60年代，郭爱克就被选派到苏联留学，从莫斯科大学毕业后，他回国进入生物物理所工作。改革开放前，郭爱克又被选派到德国留学，成为改革开放后中国首位获得西方博士学位的留学生。其后，郭爱克又回到生物物理所工作。

在导师郭爱克的影响和邀请下，2010年初，李岩选择全职回到生物物理所，逐步接过了“果蝇飞上天”的接力棒。

2020年7月，李岩团队接到了“空间亚磁果蝇生物效应及分子机制”项目的立项通知。

这是一项历经时间考验的探索。立项时，郭爱克已经80岁，在项目实施的关键节点，他多次专程从外地赶回北京，为项目细节把关。在项目中期评估会上，在场的几位老专家都已头发花白。

对李岩来说，10余年来项目筹备、立项、实施的情景仍历历在目。她忘不了当把果蝇即将进入太空的消息告知郭爱克时，这位80多岁的老人难掩激动，说了一句话：“就像当年送子弟兵过鸭绿江一样。”

良久，李岩回复：“我们一定会打胜仗的！”

果蝇“飞上天”

如今，中国的果蝇已飞上浩瀚的太空。

此前，为更好地开展空间实验，生物物理所与中国科学院空间应用工程与技术中心、上海技术物理研究所等单位在地面实验中密切合作。

李岩知道，现在正是检验成果的时刻。

在中国空间站，来自生物物理所的果蝇被分成两组，一组生活在太空微重力环境中，一组则被放入磁场屏蔽设备中，同时接受微重力和亚磁场环境的考验。“上天”之初，果蝇经历了一段奇妙的适应期。在微重力环境下，只要轻轻扇动翅膀，它们就会像子弹一样冲出去；停止扇动翅膀，它们会不受控制地飘浮，只能尝试蹬腿来改变方向。好在这些小生命很快适应了新环境，李岩的学生们戏称，这些地球上的飞行小能手，到了太空居然学会了“蛙泳”。

惊喜之余，李岩最为担心的就是果蝇的繁殖行为。她介绍，虽然太空传回的实时视频显示果蝇有求偶、交配行为，但在看到幼虫前，他们心里总在打鼓——果蝇到底能不能在太空中正常交配、受孕，完成繁殖？

11月19日清晨，一段从太空传回的影像显示，一只小小的果蝇从蛹中冒出头，打量着这个陌生的世界。这只小果蝇被课题组成员们亲切地称为“在太空出生的第一只果蝇宝宝”，它的出生意味着我国首次成功实现果蝇在太空的繁育。

在地球上，果蝇12～15天就可以繁殖一代，按照预计36天的在轨时间计算，它们有望成为第一种在中国空间站实现“三代同堂”的动物。在果蝇回到地球后，李岩团队将进一步分析其在太空中的行为表现和基因表达，揭示微重力和亚磁场对动物行为的影响及背后的神经、分子机制。

“想象一下，我们的下一代、下两代可能会在月球上建立基地，甚至建立长期的家园。那里的重力只有地球的1/6，磁场也非常弱。动物能不能在月球完成代代相传？”李岩满是期待地说，“果蝇正是人类探索太空的先锋。”