作者：中国科学院空间应用工程与技术中心战略规划室主任张伟
本次天舟一号上，空间生命科学实验占了较大比重。这也是中国空间科学与应用领域规划的落实（规划中的第一个领域就是空间生命科学和生物技术）。
空间生命科学是随着人类空间探索活动，特别是载人空间探索而产生和发展的新兴交叉学科，是空间科学的一个重要的分支学科，同时也是与之相关的生命科学学科在空间特殊环境下的延伸。
空间生命科学的核心目标是：促进现代农业和医疗发展，改善人类健康，维持人类长期空间生存能力。
国际空间生命科学研究
国际空间生命科学研究的发展历程可以分为3个阶段：
起步阶段：20世纪40~60年代初
该阶段空间生命科学研究的主要目标和成就是如何保障航天员的生存和健康。
人类探索空间生命现象的思想萌芽，最早可以追溯到1935年，著名的“史蒂文斯”热气球把七种真菌送到25千米高度的平流层空间，没有发现真菌的存活变化，其后的1946年，处于二战时期的德国科学家也曾经用V2火箭把果蝇送入160km的地球轨道，试图了解地球生物进入空间，是否会受到来自环境的直接威胁。
1961年4月12日，前苏联宇航员加加林，首次完成空间近地轨道飞行，揭开了载人航天的序幕。
发展阶段：20世纪60~80年代
该阶段是空间生命科学的快速和蓬勃发展阶段，也是人类载人航天取得跨越发展和重大突破的年代。它实现了航天员进入空间、出舱活动的生存与健康，并开展一定规模的空间生命科学实验。
20世纪60年代~80年代美国水星计划（Mercury，1959~1963）、双子星座计划 (Gemini，1961~1966)、阿波罗计划 (Apollo，1961~1972)，前苏联东方号（Vostok，1960~1963）、上升号（Voskhod，1964-1965）、联盟号（Soyuz，1967~）载人飞船等载人航天计划相继实施。
前苏联在1966年首次发射的专业返回式生物卫星（Bion），每2年发射1次，主要支持空间生命科学实验研究，为60~80年代的空间生命科学发展做出了突出贡献。
1971~1986年，前苏联先后研发了7座“礼炮”号空间实验室，在礼炮6号、7号空间实验室上，前苏联建立了太空温室，种植了豌豆、拟南芥、生菜、西红柿、芫荽、洋葱等多种植物，实现了从种子到种子的生命循环。
1975年，美国的阿波罗18号与苏联的联盟19号对接后，航天员共同开展了细胞和分子生物学、发育生物学和植物培养等一系列生命科学研究。
持续发展阶段：20世纪80年代至今
人类还向太阳系的其他天体（火星、以及土星和木星的卫星等）发射无人探测器，并通过对银河系以及银河系外天体的观测，寻找地外生命存在的可能性，开展宇宙生物学的研究。
（1）和平号空间站和航天飞机阶段
美国“哥伦比亚号”航天飞机执行首飞、前苏联“和平号”空间站发射升空、国际空间站核心舱段—“曙光”号成功升空……这些大型的空间实验基础设施平台，为空间生命科学研究提供了前所未有的实验条件，人类利用“航天飞机”和“和平号”空间站实施了大规模的空间生命实验研究任务，取得了一系列重要成果，标志着空间生命科学迈入健康、持续的新发展阶段。
（2）国际空间站阶段
国际空间站（ISS）由美、俄、欧、日、加等16个国家共同建造、运行和使用，由多舱组成，重量达400吨，于2010年完成建造。
哥伦布舱/欧洲生理舱于2008年2月建成，由欧洲10个国家共同参与建造，是欧空局最大的国际空间站项目，开展细胞生物学、外空生物学等多方面的实验。
日本“希望舱”（Kibo）是JAXA在2009年建成，是国际空间站上最大的舱组，其中生命科学实验柜主要用于微重力下肌肉萎缩及其与神经系统的关系等生理学和基础生物学研究、辐射生物学研究以及植物生理和细胞生物学研究。
俄罗斯有“探索号（Posik）”和“黎明号（Rassvet）”两个实验舱在ISS运行，广泛开展生命科学、物理学、材料科学等实验项目。
空间生命科学实验设备的发展极大促进空间生命科学研究，成功实现了在轨从种子到植物的成长过程观测，进行了3次微生物学实验，关于蛋白质科学与工程的研究逐渐增加。
国际空间站（ISS）的建立和投入使用标志着空间科学实验研究的一次重大突破，为人类探索诸多学科中的基本问题提供了一个环境特殊的实验室。
我国空间生命科学研究现状
我国的空间生命科学研究始于1964年7月19日，中国第一枚生物试验火箭“T-7A(S1)”发射成功。从上世纪80年代开始，在国家“863计划”和载人航天工程的支持下，并利用高空落舱、返回卫星等空间飞行平台，在空间生命科学和生物技术研究硬件装置的研制和技术研究方面取得了重要发展：先后研制了一批空间生命科学实验装置，成功进行了数十次空间飞行实验，结合大量的地基前期实验研究，获得了空间实验研究的直接经验。
2008年，我国空间生命科学家与德国科学家合作，在“神舟八号”飞船上成功进行了17项生命科学实验，取得了丰硕的成果。
前期工程阶段
（1） 神舟二号/三号空间蛋白质晶体生长
在神舟二号和神舟三号飞船上，使用数十种动、植物蛋白质材料，开展了蛋白质晶体生长实验。科学家们利用这些样品收集衍射数据进行深入分析和研究，得到可以用于改善相关蛋白质的结构精度，进而提高其结构和功能研究水平的突破性成果，可为药物设计奠定基础。
（2）神舟二号空间生物效应研究
采用神舟二号飞船进行了空间生物学效应实验，研究各个类群的模式生物在空间环境中的生长发育、代谢生理和遗传变异等特殊规律，涉及动物、植物、水生生物、微生物及无脊椎动物等17种实验样品，2种脊椎动物和组织。获得若干有研究意义的成果，为我国全面深入开展空间生物学研究，认知微重力环境下的生物现象与规律研究奠定了基础。
（3）神舟三号空间细胞培养
在神舟三号飞船上，我国自行设计和研制了灌流式空间细胞培养装置，针对当前人类疑难急症的诊断、治疗开展机理研究，对4种细胞进行了空间三维培养，取得了圆满成功。4种培养细胞为：人组织淋巴瘤细胞(杀伤肿瘤细胞)、人大颗粒淋巴细胞(免疫)、产生抗衣原体抗体的小鼠淋巴细胞杂交瘤 (衣原体性病检测)、抗天花粉蛋白的小鼠淋巴细胞杂交瘤(艾滋病治疗)。
（4）神舟四号空间细胞电融合
空间细胞融合实验是一项国际前沿研究课题，细胞融合是细胞水平的杂交技术。该研究的目的是利用空间微重力环境改进细胞电融合技术，提高异种细胞融合率，实现体细胞融合。在神舟四号飞船上开展了植物细胞和动物细胞电融合。该实验的开展验证了通过细胞融合培育新品种的可行性，有望在农作物（如水稻、小麦、玉米）和经济作物（如大豆、柑橘）的新品种培育方面获得应用。
（5）神舟八号中德合作空间生命科学研究
在神舟八号飞船上，中德联合开展了17项生命科学实验研究，主要包括：重力生物学，辐射生物学，蛋白质科学、密闭生态，发育、代谢、遗传研究等，获得大量科学结果。
空间实验室阶段空间生命科学研究
在空间实验室阶段，主要在预计2016年发射的天宫二号空间实验室和天舟一号货运飞船上开展空间生命科学研究。在天宫二号空间实验室，主要开展空间高等植物培养，而在天舟一号货运飞船上，主要研究微重力对细胞增殖分化的影响。
载人空间站阶段空间生命科学研究
载人空间站阶段，空间生命科学的研究计划为：由分子到细胞、组织、器官、个体的递进式研究计划，由微观到宏观，由简单到复杂。
研究路线如下图所示，即由分子生物学研究，到模式生物、微生物和植物研究，再到哺乳动物细胞研究，然后到动物的组织、器官研究（组织可为小鼠等动物的肌肉组织、申请组织等，器官可为生物的呼吸系统、消化系统和骨骼等），最后到小鼠、果蝇、斑马鱼等小型生物研究。
