斑馬魚。資料照片
神舟十八號航天員乘組進駐中國空間站已近1個月，一系列空間科學實驗有序開展。此次隨航天員一同來到空間站的還有一批特殊“乘客”——4條斑馬魚。神舟十八號任務期間，4條斑馬魚將與4克金魚藻組成小型水生生態系統，實現中國在空間培養脊椎動物方面的突破。
搭建小型水生生態系統
斑馬魚是一種常見的觀賞魚，體長約4-6厘米，因身體兩側從頭至尾布滿多條藍色條紋而得名。它們性情溫和、活潑好動，成群結隊游動時，猶如奔馳的斑馬群。
這次來到“太空之家”的4條斑馬魚承擔“重任”——借助由斑馬魚和金魚藻組成的小型水生生態系統，科學家將研究空間環境對魚類生長發育、生態系統運行與物質循環的影響。
進入空間站后，斑馬魚生活如何？專家介紹，空間站小型受控生命生態實驗組件由神舟十八號航天員轉移至問天艙生命生態實驗柜中開展實驗后，目前在軌運行穩定、4條斑馬魚狀態良好。
中國科學院上海技術物理研究所研究員鄭偉波說，目前，航天員成功開展了兩次水樣樣品采集和1次魚食盒更換操作，發現了斑馬魚在微重力環境下表現出腹背顛倒游泳、旋轉運動、轉圈等定向行為異常現象。后續科學家將利用返回的回收水樣、魚卵等樣品，結合相關視頻開展空間環境對脊椎動物生長發育與行為的影響研究，同時為空間密閉生態系統物質循環研究提供支撐。
和人類一樣，在太空環境中生存，魚類也面臨著適應性問題。為此，科學家打造了一套周密的生態系統。
在問天艙生命生態實驗柜小型受控生命生態實驗模塊中，魚類、植物和微生物協同參與——藻類光合作用產生的氧氣供斑馬魚呼吸，魚呼出的二氧化碳供藻類進行光合作用，進食產生的糞便則提供了藻類生長的養料。在飲食方面，科學家專門設計了魚食，用注射器推進“魚缸”。
這套“太空魚缸”看上去很簡單，實際上面臨著不少已知和未知的考驗。在太空中，魚類生存的氧氣不夠怎么辦？水變渾了該如何處理？面對可能出現的問題，科學家設置了緊急供氧系統、水質置換系統等諸多“配套”功能。
為了讓斑馬魚在空間站更好地存活，航天員必須給魚類喂食、供氧，為藻類提供營養液、照明，同時還要滿足該系統pH值、溶氧、溫度、電導率等指標要求，并進行參數調節、魚卵收集、廢物處理等操作。
為理解生命科學提供幫助
除了研究空間環境對脊椎動物生長發育與行為的影響之外，科學家還期待著斑馬魚能夠在太空中產卵。
斑馬魚的繁殖周期約7天，1年可連續繁殖6-7次，產卵量高。專家表示，一旦發現小魚排卵，系統將啟動專用的排卵裝置，把魚卵收集起來。
為何選擇斑馬魚作為研究對象？專家介紹，斑馬魚與人類基因組相似度高達87%，被稱為“模式生物”（可用于研究與揭示生命體某種具有普遍規律的生物現象的一類生物）。此前在中國空間站種植的擬南芥和水稻，同樣也是“模式生物”。
專家介紹，斑馬魚體型小，具有體外受精、體外發育、早期胚胎透明等特點，科學家可以完整觀察研究其發育過程，這對于理解人類生命科學、疾病預防和治療以及藥物研發等意義重大。
上世紀70年代，美國遺傳學家喬治·施特雷辛格首次對斑馬魚進行發育生物學研究。得益于其特性，斑馬魚在發育生物學、遺傳學、基礎醫學、藥理學、毒理學、藥物研發以及生態環境評價等諸多領域得到廣泛應用，成為生物學家的“愛寵”。
斑馬魚進入太空的時間也很早。1976年，斑馬魚隨著蘇聯“禮炮五號”空間站進入太空。此后10余年間，蘇聯多次通過聯盟火箭與宇宙系列衛星將斑馬魚等送入太空，開展在軌生物載荷實驗。
2012年，日本將一個水生艙送入了國際空間站的日本實驗艙，用于研究微重力對海洋生物的影響。3年后，日本實驗艙利用18條斑馬魚進行肌肉實驗，為制定航天員保健策略提供了參考和指導。
空間站90余項實（試）驗相繼開展
除了“太空養魚”，神舟十八號還將利用艙內科學實驗機柜和艙外載荷，在微重力基礎物理、空間材料科學、空間生命科學、航天醫學、航天技術等領域，開展90余項實（試）驗，其中包括實施國際上首次植物莖尖干細胞功能在軌研究，揭示植物進化對重力的適應機制，為后續定向設計適應太空環境的空間作物提供理論支撐。
中國載人航天工程新聞發言人、中國載人航天工程辦公室副主任林西強此前表示，中國空間站已在軌實施了130多個科學研究與應用項目，在空間生命科學、航天醫學、空間材料科學、微重力流體物理等方向已取得重要成果，在國際一流期刊發表論文280余篇。
利用高溫科學實驗柜開展的新型材料空間生長研究項目，中國首次在空間獲得了地面難以制備的高質量晶體材料，對高性能多元半導體合金材料制備具有指導作用；利用生物技術實驗柜開展的人骨細胞定向分化的分子靶點研究、對骨骼肌影響的生物學基礎研究等項目，取得的成果為促進骨折、脊柱損傷修復等骨質疾病的防治，以及對抗肌萎縮、防治代謝性疾病提供了新的解決方案。
林西強表示，中國將繼續堅持應用為綱、效益為先，充分發揮國家太空實驗室平臺優勢，持續產出更多高水平成果。（劉峣）
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