在万籁俱寂的宇宙空间里，蛋白质结出的晶体要比地球上结出的晶体更大而且排列更有序。

养育于外层空间的蛋白质结晶也许生来就比它们在地球上土生土长的同宗兄弟们要胜一筹。这项试验的内容是宇航员们在航天飞机上培养蛋白质结晶体。结果，长成的晶体要比在地球上同样条件下培养的蛋白质结晶大得多，而且还提供了更完美的结构数据。

在过去，某些科学家曾提出过他们的看法：在太空中培养蛋白质结晶而获得的任何质量上的提高将抵不上在那里制造这些晶体而附加的耗费。然而最新的结果却提供了有力的佐证：那些对在太空中培养蛋_质结晶持异议的人是错的，位于伯明翰的阿拉巴马大学的拉里 · 德卢克斯（Larry Delucas）这样说道。我们已经看到的这些质量方面的提高，他接着说道：“足以叫每一个晶体学家都为之兴奋不已。”德卢克斯是由查尔斯 · 博格领导的一个庞大的联合调查团的成员之一。博格也在阿拉巴马，曾于1988年9月主持过航天飞机试验。

经过改善的晶体质量对于用X射线晶体学来测定出精确的蛋白质结构来说尤为至关重要。“真正的问题在于获得高质量的晶体”，德卢克斯说道，因为X射线数据的解析大大依赖于晶体中证白质排列的整齐程度如何。

生长于太空的晶体已在不断地证明它们的价值所在。有几位研究人员自把他们的论文投Science杂志以钙，又从三个航天飞机带回来的蛋白质结晶中获得了有关蛋白质结构的新发现。

新泽西州夏普和多尔姆研究实验室的曼纽尔 · 纳维亚（Manuel Navia）一直在研究在太空中培养出来的猪胰弹性蛋白酶结晶。这种蛋白质的结构非常相似于人体中的白细胞弹性蛋白酶的结构。这是一个令对肺造成损害并会引起肺气肿的酶。因为段这种猪身上的酶来进行实验，操作起来要比用人体酶容易，所以实验室经常用它来进行研究。

自70年代初以来，已经有好几个研究小组利用X射线品体学数据从猪弹性蛋白酶结晶中得到了蛋白质的近似结构。他们的最终目标是了解另外一些分子是如何结合到蛋白质中去的。对此情况的了解可能有助于设计出优质的弹性蛋白酶抑制剂。这种化合物能够导致对肺气肿更有效的治疗。

可是，在地球上生长的酶晶体的质量要相对地差，而且它们的X射线研究只能提供模糊的蛋白质结构照片。生长于航天飞机上的晶体提供的X射线衍射数据所具有的分辨力为1.3?。与其相比生长在地球上的最好的猪弹性查白质结晶的分辨力却为1.65 ?。太空晶体还提供了几乎多达两倍的数据点。作为纳维亚说他已能够确定“更大序列的”蛋白结构。

帕特里夏 · 韦伯（Patricia Weber），一位在杜邦公司谋职的蛋白晶体学家说，有另一种叫做异柠檬酸裂合酶的蛋白质结晶，其质量要远远胜过我们以前所获得的那些蛋白质结晶，以至于在杜邦公司中为了是否要进行一项与此有关的计划而争执不下、异柠檬酸裂合酶是一种发现于线虫和肠虫体内的酶，这些线虫和肠虫有时候寄生在动植物体内。

韦伯解释道，了解这种酶的结构将会帮助我们设计出一种线虫杀虫剂。杜邦公司一直在试图用在地球上生长的酶的结晶来确定其结构，但几乎没有成功的机会。而高质量的晶体却使之有可能解决，韦伯说道。

位于阿拉巴马州伯明翰的大分子晶体学研究中心的晶体学家们同来自于新泽西州菲尔德的歇尔林——普劳公司的科学家们一起合作，已第一次能够利用从太空飞行期间培养的晶体中得到的X射线衍射数据解析出γ干扰素的结构，德卢克斯说道。制药公司对使用γ干扰素作为一种有前途的治癌药物很感兴趣。

德卢克斯和他的同事们最初决定将他们培养的晶体操作搬到太空中去，这是因为由于地球引力的存在使得在地球上的晶体生长受到种种限制。德卢克斯解释说，无论操作人员怎样仔细地控制溶液，地心引力总是会把事情搞乱。因为一般说来蛋白质的比重仅比水的比重稍大一些，所以地心引力就会引起溶液的对流。当蛋白质从溶液中沉淀析出到正在成长的晶体上面去的时候，剩余的液体因比重变小而离开晶体的表面流向溶液上层。

精确地说来，这并不是一个缓慢的过程，德卢克斯说道——在地面上进行培养晶体的实验，溶液里会长出片片的“羽毛”。这些“羽毛”以每秒钟1厘米的速度漂离正在长大的晶体的顶部，这种对流的结果为晶体的某些部分要比其它部分长得快，因而在晶体结构中产生了缺陷。

对流还会产生另外一个问题，德卢克斯解释说。一旦溶液里的蛋白质分子过饱和，任何一点点扰动都会引起在整个溶液里同时结出大量晶体。要是没有对流的话，就会形成很少数目的晶粒，以至于每个晶体都能长得很大而不互相干扰。

显而易见的补救措施是在外层空间地心引力近乎于零的状态下培养晶体，正如目前的实验已证实的那样。

在用于实验的11个蛋白质当中，有3个蛋白质结成的晶体比以前培养的任何一个晶体都要“远远强得多”，德卢克斯说道。这3个蛋白质的晶体长得很大，并提供了精确完整的X射线数据。这一点特别有价值，这是因为在地球上晶体的培养是在经过精心设计，能确保最佳生长的条件下进行的，可是在太空中就没有必要这样做了，他解释道3随着时间的推移，这残晶体应当可以改变一下环境以使其长得更好些。

这个研究小组计划搭乘航天飞机再进行几次实验。“我每次都要在实验装置方面作些改动以使之更加完善，”德卢克斯说道，这样做的目的是要找到太空中晶体生长的最佳条件。到外层空间中去培养晶体所获得的收益远比单单在地面上乱凑条件所能取得的效果要大得多，韦伯补充道。“我们可能要在地面上工作很长一段时间才能取得一个小小的进展。这比起我们所见到的生长于航天飞机上的异柠檬酸裂合酶的例子来这种进展就明显小得多了。”

[Science，1989年11月3日]