几年前，克莱·王曾带他的孩子去加州太空中心，给他们看航天飞机。但当他抬头仰望“奋进号”并思考人类太空探索时，他这位药理学家不禁想：“如果一个机组人员在前往火星的途中药物用完了怎么办？”
为期三年的火星任务中，有很多事情可能出错，而且携带的药物数量有限。“对于食物，你可以精确地预测宇航员需要吃多少，”王说。“药物就没法预测了。”
万一他们突然需要一种未携带的药物怎么办？更糟糕的是，与地球上的药物相比，太空环境似乎会使许多药物失去效力并更快降解。
这些都是王教授认为未来火星探险家可能需要自己种植药物的原因。他在南加州大学的实验室即将启动一项实验，这项实验可能会为实现这一目标铺平道路。
如果一切按计划进行，一些幸运的构巢曲霉真菌样本将于周五搭乘SpaceX火箭前往国际空间站。
未来的火星探险家可能需要自己种植药物。
这种特殊的真菌对生物医学研究很重要。科学家们对A. nidulans的基因组了如指掌，但其中仍有一些部分是未知的。许多基因的功能尚不清楚，王教授的团队希望太空环境的压力可能会激活这些基因并产生新的化合物。如果你把A. nidulans想象成一个工厂，“就像工厂里很多机器都关掉了，所以我们不知道它们生产什么，”王说。“在太空中，它们可能会被打开。”
在大多数情况下，A. nidulans只产生少数几类化合物，但王教授说，他的实验室发现“它们根据生长条件会产生不同的天然产物”。该团队希望太空独特且充满压力的条件能促使真菌发挥创造力，生产出可以转化为药物的化合物。这既能造福地球人，也能造福太空中的宇航员。
王教授的团队还希望将A. nidulans或其他真菌变成能够在太空中生产各种药物的工厂。但首先，他们需要了解空间站的高辐射、低重力环境如何影响真菌。它会产生什么化合物，产量如何？哪些基因会被激活，哪些会被抑制？
为了找出答案，他们将把真菌样本送到空间站培养几天，然后将样本冷冻，直到可以送回地球。太空真菌返回后，研究人员将比较其代谢物、蛋白质和基因表达模式与在地面上保存的样本。
接下来，研究人员可以利用这些信息来培育耐太空、能生产药物的真菌菌株——无论是A. nidulans还是其他更适合这项工作的物种。
例如，A. nidulans能够产生抵抗骨密度低的化合物——这是困扰长时间处于地球重力之外的宇航员的一个问题。正常情况下，真菌可能只产生少量这种化合物，但通过选择性地培育产生大量该物质的菌株，研究人员可以开发出更有效的版本。其他菌株将被开发用于生产其他类型的化合物。
“最大的突破是合成生物学：重组这些生物体的能力。”
王教授设想，未来的火星探险家会携带每种菌株的几个孢子，他们可以根据需要进行培养，仅需2到4天即可生产药物。与植物不同，真菌不需要土壤或特殊的照明条件。它们只需要一些食物残渣和一点水。
长远来看，基因工程可以帮助真菌在前往火星的途中以及返回时生产各种抗菌剂、抗真菌剂，甚至抗癌药物。它们可以制造任何源自真菌的天然药物，例如降胆固醇药物洛伐他汀、预防器官移植排斥的免疫抑制剂环孢素，以及有助于治疗足癣和其他真菌感染的灰黄霉素。
“最大的突破是合成生物学，即重组这些生物体的能力，”王教授说。“我们不仅可以重组它们，而且可以相当容易地操纵它们。”
最终，王教授说，宇航员甚至可能不需要携带一整箱药丸去太空。如果火星探险家用完了灰黄霉素，地面控制中心可以给他们发送用于生产该药物的基因序列，然后DNA合成仪可以将这些代码写入人工细胞，从而生产出该药物。
但是，尽管科学家们已经能够将DNA写入人工细胞，但这项技术的实际应用可能还需要数年甚至数十年。随着本周的发射，王教授和他的团队将播下种子（或者说孢子），帮助这个想法成长为现实。
