太空生物學(xué)（Astrobiology）顧名思義就是研究生物和外空間物體的相互作用的科學(xué),。其中一個重要課題就是地球上的生物能夠在太空與外星環(huán)境下生存，并進一步改造外星環(huán)境使之更適于地球生物,。雖然現(xiàn)在我們已經(jīng)能夠在空間站上開展太空環(huán)境下的相關(guān)研究,，但由于技術(shù)限制，我們還沒辦法在外星直接進行這樣的研究工作,。
但科學(xué)家們還是想盡辦法在地球上開展太空生物學(xué)研究,。他們結(jié)合太空觀測數(shù)據(jù)，合理推測外星球的環(huán)境條件,，通過控制光強,、光譜,、光周期,、大氣組成、營養(yǎng)條件等來模擬外星的環(huán)境條件來培養(yǎng)地球上的藻類和植物,，然后利用葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)為代表的植物表型分析技術(shù)來評估其生長狀態(tài),，尤其是這些藻類和植物能否穩(wěn)定地進行光合作用。
下面我們通過兩個微藻相關(guān)研究案例來說明相關(guān)的太空生物學(xué)技術(shù)方案：
案例一,、藍藻利用火星風(fēng)化層來支持火星殖民
葡萄牙阿威羅大學(xué)的科學(xué)家研究了3種藍藻（柱孢魚腥藻Anabaena cylindrica,、念珠藻Nostoc muscorum和鈍頂節(jié)旋藻Arthrospira platensis）和1種綠藻（小球藻Chlorella vulgaris）能否利用火星現(xiàn)有資源生活。他們利用美國月球和小行星表面科學(xué)中心提供的火星風(fēng)化層模擬物（MGS-1）制作成水提物,，之后將這幾種微藻分別培養(yǎng)在純水,、火星風(fēng)化層水提物和17%螺旋藻培養(yǎng)基中，定期測量其光密度OD440并使用FluorCam葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)測量其最大光化學(xué)效率Fv/Fm,。
OD440動態(tài)曲線表明微藻生物量的生長變化,，而Fv/Fm的高低則直接反映微藻光系統(tǒng)活性以及受損程度,。這兩項數(shù)據(jù)結(jié)果表明，在火星的營養(yǎng)條件下,，念珠藻的生長狀況,，而鈍頂節(jié)旋藻和小球藻則幾乎無法生存。因此念珠藻應(yīng)該成為未來研究的目標,，不僅因為它們在氧氣生產(chǎn)中的作用,，也因為它們可以被用作食物來源。
案例二,、實驗室模擬藍藻在M矮星的宜居性
近十年的研究發(fā)現(xiàn),，40%的M矮星擁有“超級地球"（最小質(zhì)量在1到30個地球質(zhì)量之間，軌道周期短于50天,，半徑介于地球和海王星之間）,。但M矮星的光譜特性與太陽有很大的差別，其波長更長,，在可見光范圍內(nèi)主要集中在遠紅光區(qū)（FR）,。而藍藻由于可以合成葉綠素d和葉綠素f，因此可以使其光合利用波長延長至750nm,。
由此,，意大利國家天文物理研究所、蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院等合作,，控制培養(yǎng)光譜,、光強、大氣組分（CO2濃度）,、溫度等環(huán)境條件,，檢測Chlorogloeopsis fritschii PCC 6912、Chroococcidiopsis thermalis PCC 7203,、Synechococcus PCC 7335,、Synechocystis sp. PCC 6803這4種藍藻在太陽光、M矮星M7光譜,、遠紅光下的生長狀況,，從而評估這些藻類在M矮星的宜居性。
微藻的生長和光合狀況主要使用FluorCam葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)進行檢測,。葉綠素最小熒光F0（也稱原初熒光,、本底熒光）在很大程度上與葉綠素濃度和微藻細胞數(shù)正相關(guān)，因此F0增長率被用來衡量生長量的變化,。最大光化學(xué)效率Fv/Fm則直接反映其光合效率,。結(jié)果很令人驚訝，所有微藻在M7光譜條件下的生長狀況與在太陽光下類似，而且遠好于只在遠紅光下的生長狀況,。M7這種奇異光譜的可見光與遠紅光比例可能是其中的關(guān)鍵因素,。
易科泰微藻太空生物學(xué)技術(shù)方案
1. 智能培養(yǎng)與在線監(jiān)測
l 全LED光源，培養(yǎng)光強最高達3000 μmol photons m-2 s-1,，光譜組成可根據(jù)用戶需求定制
l 實時調(diào)控光強,、光譜、光周期,、溫度,、氣體組分等，并可配備恒化（恒定pH）或恒濁（自動補充培養(yǎng)基并恒定OD）培養(yǎng)模塊,，實現(xiàn)穩(wěn)定半連續(xù)培養(yǎng)
l 實時在線檢測葉綠素?zé)晒狻?/span>OD光密度,、溫度、pH,、溶解氧,、溶解CO2等
l 容積包括100ml、400ml,、1000ml,、3000ml、25L,、100L等,，可靈活定制
2. 藻類葉綠素?zé)晒馀c表型成像技術(shù)
l 測量樣品包括大型藻、微藻（液體/固體培養(yǎng)基均可）,?？裳芯课⒃迦后w，也可連接顯微鏡研究單個藻類細胞
l 可測量葉綠素?zé)晒獬上?、高光譜成像,、UV激發(fā)熒光成像等，無損檢測藻類生長狀況,、光合生理,、脅迫抗性、色素組成等
l 儀器型號和配置功能靈活多樣,，可根據(jù)客戶實際需要靈活定制
參考文獻：
1. Macário I P E, Veloso T, Frankenbach S, et al. Cyanobacteria as candidates to support Mars colonization: growth and biofertilization potential using Mars regolith as a resource. Frontiers in Microbiology, 2022, 13.
2. Claudi R, et al. 2020. Super-Earths, M Dwarfs, and Photosynthetic Organisms: Habitability in the Lab. Life 11(1): 10
北京易科泰生態(tài)技術(shù)公司提供藻類培養(yǎng)與表型研究全面技術(shù)方案：
l AquaPen,、FluorCam藻類葉綠素?zé)晒?/span>/多光譜熒光技術(shù)
l SL3500、AlgaeTron/FytoScope智能LED光源與生長箱
l SpectraPen/PolyPen,、Specim高光譜測量技術(shù)
l FKM多光譜熒光動態(tài)顯微成像系統(tǒng)
l FMT150藻類培養(yǎng)與在線監(jiān)測系統(tǒng)
l MC1000 8通道藻類培養(yǎng)系統(tǒng)
l ET-PSI多功能藻類培養(yǎng)與在線監(jiān)測系統(tǒng)
l AlgaTech®高通量藻類表型成像分析平臺
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