去太空种黄瓜

本宇航员古川聪在搭乘“联盟”号载人飞船前往国际空间站之前作出一个决定，对黄瓜“情有独钟”的他，“打算在国际空间站种黄瓜”。那么，在太空种出的黄瓜是什么味道呢？在太空种黄瓜需要何种技术？种出的黄瓜跟地球的菜园中出产的黄瓜的品质一样吗？

实际上，人类自从掌握空间技术开始，就有了开辟“太空农场”的梦想。毕竟，要想在太空长时间停留，完全依靠从地球携带的补给是不现实的。

不过，并不是将植物塞进太空舱，它们就能变成太空植物，环境的改变让生长和开花都变成极具挑战性的任务，因为在数亿年的进化过程中，植物已经适应了地球环境，让它们在太空扎根生长就像把人突然扔到大海里生活一样。

最初的实验仅仅是让植物幼苗搭乘航天器到太空兜兜风，检查太空环境对它们的影响。直到1982年，苏联科学家才在礼炮7号空间站上完成了实验植物拟南芥“从播种到收获种子”的种植过程。那次实验结果算是令人满意的：这些个体产生的种子大多是正常的，可以再次生根发芽，开花结果。

不过，就像长期在太空居住的宇航员会碰到骨质疏松、肌肉萎缩等诸多麻烦一样，植物身上也会出现各种各样的生理问题。迄今为止，还没有哪种太空作物能像在地球上一样正常地生长发育。越来越多的研究表明，在太空舱里种植物，远非将温室设备搬到太空中那么简单。

虽然说植物生长靠太阳，但是在宇宙空间中晒太阳却是一件危险的事情。且不说高能质子、阿尔法粒子这样的宇宙射线可以直接“砸坏”植物蛋白质和DNA，危及它们的正常生活甚至生命，在没有大气层的阻挡情况下，仅仅是这里的大量紫外线就足够植物喝一壶的。这些高能量的光线不仅令人生畏，而且会破坏植物的正常结构和代谢过程。所以，人们在太空种植的第一步，就是要制造出合适的透光防护罩，隔离那些有害的紫外线和宇宙射线。

当然，太阳能光伏电池可以将危险的太阳光能转化成电能，然后利用日光灯等照明设备来满足植物对光的需求。不过，这样做就会在转化过程中损失很多能量。好在对人类而言，太阳是个取之不尽的能量来源，只要考虑需要增加的太阳能电池板就可以了。

在未来远离太阳，进入深空探测时，宇航员们又会碰到弱光环境，如果仅靠电能照明粮食和蔬菜，就需要耗费许多能源。好在不久前，科学家已经发现了可以吸收红外光的植物，这些生活在澳大利亚的蓝细菌含有一种我们不熟悉的叶绿素——叶绿素f。比起具有叶绿素b和叶绿素a的植物，含有这种叶绿素的植物能吸收波长更长的光线，也就更能适应一些红外线成分比较多的光源。如果它们可以通过筛选，就能为深空探测提供必要的能源支持。

除了光，种植需要解决的还有光合作用的另一个要素——水。不过，你可能不知道，植物吸收的99%的水分都蒸发到了空气中。这种看似浪费的行为，实际上对植物有着重要作用。植物的叶片就像一台台水泵，将根系吸收的水分和矿物质混合而成的营养液“抽”到枝头，而这些水泵的动力就来自蒸发水分而获得的能量。另外，通过蒸发水分还能降低叶片的温度，避免其被阳光灼伤。

当然，这样的话耗水量不少。正常情况下，小麦每长出1克物质（注意，包含不能吃的部分哦），就需要500多克水，且绝大部分都用在了蒸腾作用上。可惜到目前为止，人类还没有发现另一个像地球这样有较为充足水分的地方，也就是说我们要尽可能地将水分回收再利用，这样光是解决蒸腾水分的回收问题，恐怕就是个代价不菲的工程。我们也可以只种泡在全密封的水箱里的藻类植物，这样就不用考虑收集蒸腾作用的水分了，但前提是，进行太空旅行的你要长期忍受只嚼海苔过活的日子。也许那时，一片面包也会变成奢侈品。

千万不要以为有了光和水，植物就能正常生长了，其实没有二氧化碳，一切都是零。如果说光和水是吸收太阳能的关键因素，那二氧化碳就是储存能量的关键部件。倘若把前两者比做发电厂的必备因素，那么二氧化碳就像能够储存能量的充电电池。

在光合作用过程中，植物会首先利用光和水制造出高能物质。这些高能量的家伙可不安分，如果不把它们用掉，它们就会在细胞里释放能量、乱搞破坏。想要固定这些能量，二氧化碳的浓度是非常关键的。

二氧化碳在地球大气中的含量不高。整个生物圈的协调运作使它的浓度基本保持在稳定的状态。但是，对一个小范围的空间来说，要保持一个稳定的浓度就不是那么容易了。在一次实验中，科学家建立了一个小小的生物圈。不久之后，这里的“大气”成分就发生了变化，氧气、氮气和二氧化碳的比例发生了巨变，并且波动过大。这样的波动不仅不适宜人类生存，而且连植物生长都成问题。所以，对于空间更为狭小的太空舱来说，如何控制和调节好二氧化碳的浓度，还是一项棘手的工作。

除了上面的植物生长要素，在空间更难解决的是重力问题。在地球上生活的我们，经常会忽略这个条件的存在。可是一旦进入太空，这个因素的重要性就立马显现出来了。

“根会往土里扎，茎秆会努力向上生长”，这些我们司空见惯的现象，其实都是植物感受重力之后作出的反应。目前还没有被证实，植物是怎样辨别方向的。比较公认的一种看法是，植物细胞里有一些淀粉组成的颗粒，它们会受重力的影响，沉积到细胞的下部，从而给细胞壁施加刺激，这样一来，植物就能辨别天和地了。可以说，这些淀粉粒就是植物生长的指南针。不过，在失重状态下，这样的沉积就变得不可能了。不仅如此，分解这些淀粉颗粒的酶会特别活跃，彻彻底底地把“指南针”砸烂了，其结果就是，植物生长分不清上下，根和叶向着四面八方生长。就拿常用的实验植物拟南芥来说，它们在失重状态下最后长成一团，本该伸向天空的茎停下了脚步，反而向四周伸出了很多枝枝杈杈，个头也比地面上的拟南芥要小，而且植株更纤细，就像漂浮在水中的水草一样。

失重状态还会影响植物体内激素物质的分布，这不仅会影响植物的生长形态，还会影响植物的繁殖。20世纪90年代，科学家曾经在和平空间站上种植萝卜和大白菜。但遗憾的是，它们的品质比起地面生长的萝卜和大白菜要逊色不少，不仅发芽率低，生长缓慢，而且植株更为矮小，开花结籽需要更长时间。

太空育种是我们经常听到的一个名词。在转基因技术应用之前，这确实是一种重要的育种手段。不过，利用宇宙辐射作为条件突变而产生的种子并不可靠，因为这样产生的突变没有方向性，也就是说，我们不知道生出的种子是好些，还是糟些。事实上，一般情况下产生的突变都是有害的。这就大大地增加了育种的工作量，远不及转基因技术来得直接和精细。

既然宇宙射线能让种子产生突变，那么我们就应该注意，这些在太空正常种植的植物会不会也发生有害突变，从而降低品质和产量？此外，在微重力环境下，染色体、复制与分离都会受到影响，植物很容易出现畸形，从而影响种子的成活率以及后代植株的质量。要保证种下去的甜西瓜种子结出的还是甜西瓜，已经不是一件简单的事情了。

这样看来，在太空中种一株黄瓜苗，都不是一件简单的事情。当然，通过模拟重力环境，改善光照和空气条件，我们还是有可能收获正常的黄瓜的。