“魚航員”為神舟二十一“太空鼠”打前站

湖北日報全媒記者 李玉麟 通訊員 孫慧

10月31日，我國神舟二十一號飛船成功發(fā)射，跟隨三名航天員一起入駐天宮一號的還有4只可愛的小鼠——我國將首次進行在軌實施嚙齒類哺乳動物空間科學實驗。

11月1日，在中國科學院水生所，國家斑馬魚資源中心主任孫永華研究員在接受湖北日報全媒記者采訪時表示：“我國太空生命科學研究從藻類到魚類再到哺乳類，體現(xiàn)了從低等生物到高等動物拓展的趨勢，說明空間生命科學研究正逐步走向深入。”

浩瀚宇宙，始終是人類探索的科學高地。據(jù)中國航天科技集團八院603所時亞州介紹，1966年，我國兩次用小型火箭將搭載小狗“小豹”與“珊珊”成功送入太空后順利返回。在錢學森等科學家的支持下，我國生物探空發(fā)射試驗在603基地展開，相繼將小白鼠、果蠅、菌類等動植物多次成功進行高空往返試驗。改革開放后，隨著我國國力與科技水平提升，太空動植物試驗加速。自1987年以來，我國已利用返回式衛(wèi)星和神舟飛船進行了多次搭載實驗，涉及1000多個品種的種子和生物材料，為太空動植物研究積累了豐富的經(jīng)驗。

2024年4月至6月，包含4條斑馬魚和4克金魚藻的空間先進水生生保系統(tǒng)，隨神舟十八號載人飛船成功發(fā)射升空并進入中國空間站，在空間站穩(wěn)定存活了43天，實現(xiàn)了在軌產(chǎn)卵。2024年11月，隨著長征七號遙九運載火箭的順利發(fā)射，我國首次將果蠅送上空間站，開展科學實驗。從斑馬魚到果蠅，兩者的共同特點是生命力旺盛，繁殖力強。如今，小鼠也已開啟太空之旅，開展國內(nèi)首次在軌嚙齒類哺乳動物空間科學實驗。

探索蒼穹中的動植物，也浸透著湖北科研人的心血與智慧。“可以說，斑馬魚的太空實驗為此次神舟二十一號的4只‘太空小鼠’的勇敢出征鋪墊了基礎。”孫永華自豪地說：“在神舟十八號任務期間，由4條斑馬魚與4克金魚藻組成的小型受控生命保障系統(tǒng)，實現(xiàn)了我國在太空培養(yǎng)脊椎動物的突破。該系統(tǒng)完成了斑馬魚從生長發(fā)育到繁殖的長期培養(yǎng)實驗，創(chuàng)造了水生生態(tài)系統(tǒng)空間運行43天的新世界紀錄。”

作為國際學術(shù)界公認的四大模式動物之一（另外三種為小鼠、果蠅、線蟲），斑馬魚為何能“出征”太空？

孫永華介紹：“斑馬魚與人類基因組相似度超過80%，對探索生命科學、理解人類疾病致病機理和研發(fā)新型藥物意義重大。而且它3個月就能性成熟，一對斑馬魚可產(chǎn)幾百顆卵，它還具有體外受精、體外發(fā)育的優(yōu)勢，特別便于開展長時程的實時觀測研究。”

孫永華說，雖然斑馬魚進化地位比胎生哺乳動物小鼠低，是卵生水生魚類。但繁殖快、產(chǎn)卵多、體外發(fā)育的特性讓科學家能快速觀測并搜集其在太空產(chǎn)卵的結(jié)果。神舟十八號任務中，科研人員通過產(chǎn)卵盒收集魚卵，還借助太空攝像頭全程捕捉“魚航員”行為模式，觀察到其在微重力環(huán)境下顛倒游泳、旋轉(zhuǎn)運動等現(xiàn)象，為“小鼠太空員”如何在失重環(huán)境下生存和搭建實驗環(huán)境提供了經(jīng)驗。

上太空的“魚航員”也是經(jīng)過層層篩選的“佼佼者”。“我們提前在多個世代中，精心挑選每一代最強壯的斑馬魚。挑選時，會給待選魚施加振蕩、水壓、極限水位環(huán)境等考驗。”孫永華稱。

據(jù)介紹，中國科學院水生所很早就參與了我國的受控生態(tài)生命支持系統(tǒng)（CELSS）研究。1968年，水生所就試驗利用小球藻產(chǎn)氧氣供海軍在潛艇中呼吸。此后，在劉永定研究員帶領(lǐng)下，水生所取得了一系列的階段性研究成果，包括聯(lián)合中國科學院8個單位研制了通用生物培養(yǎng)箱，完成了包括高等植物幼苗、藻類、小型動物、微生物與水生動物在內(nèi)的多次空間飛行實驗。

孫永華表示：“斑馬魚和小鼠并非替代關(guān)系，按照國家的長期航天規(guī)劃，我國未來要實現(xiàn)長期的載人航天活動就需要有受控生態(tài)生命支持系統(tǒng)（CELSS）的技術(shù)支撐。譬如，藻類就可以像植物一樣進行光合作用，與航天員組成一個互補的氣體交換系統(tǒng)。養(yǎng)殖魚類則可以為航天員提供鮮活的動物性蛋白營養(yǎng)供給。”

據(jù)悉，未來1年至2年，我國還將有斑馬魚上太空的計劃，進一步研究太空環(huán)境下胚胎發(fā)育過程中的科學問題。從藻類到果蠅，從斑馬魚到小鼠，這些不斷“出征”的“太空使者”，不僅閃耀著湖北智慧，更將為人類在太空長期生存、開展深空探測奠定堅實的科學基礎。