“魚航員”打破太空生存紀錄 為神舟二十一“太空鼠”出征鋪墊實驗基礎

湖北日報全媒記者 文新

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魚房內展示斑馬魚樣本。（湖北日報全媒記者 任勇 攝）

浩瀚宇宙，中國太空生物研究一次次突破

10月31日，我國神舟二十一號飛船成功發射，跟隨三名航天員一起入駐天宮一號的還有四只可愛的小鼠——我國將首次進行在軌實施嚙齒類哺乳動物空間科學實驗。

昨日，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本報記者采訪時表示，這是我國太空生物研究的又一次重大突破。

浩瀚宇宙，始終是人類探索的科學高地。由于太空中獨特的環境，各國一直重視各類動植物在太空環境中的實驗研究。

從1946年開始，美國、前蘇聯就將黑麥、棉花、小球藻和小狗、老鼠、果蠅、斑馬魚、猩猩等各類動植物送入太空進行研究，并取得一項項成果。

中華人民共和國成立后，我國也開始加入這一行列。據中國航天科技集團八院603所時亞洲介紹，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，小狗安然無恙。在錢學森等科學家的支持下，我國生物探空發射試驗在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驗。

在2016年9月15日，我國天宮二號搭載了一個微型培養箱，其中種植了水稻和擬南芥，成功完成了植物生長全過程實驗；2019年1月，“嫦娥四號”生物科普試驗載荷在月球表面進行了首次生物實驗。搭載了棉花種子、油菜、土豆、擬南芥、酵母和果蠅等六種生物。雖然棉花種子在月球表面長出了嫩芽，但最終還是因環境惡劣而枯萎死亡。

2024年4月-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，隨神舟十八號載人飛船成功發射升空并進入中國空間站，在空間站穩定存活了43天，實現了在軌產卵。

2024年11月，隨著長征七號遙九運載火箭的順利發射，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，開展國內首次在軌嚙齒類哺乳動物空間科學實驗。孫永華表示：“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。”

中國太空生物研究閃耀湖北智慧

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。”11月1日，孫永華研究員自豪地說：“在神舟十八號任務期間，由4尾斑馬魚與4克金魚藻組成的小型受控生態生命支持系統（CELSS），實現了我國在太空培養脊椎動物的突破。該系統完成了斑馬魚從生長發育到繁殖的長期培養實驗，創造了水生生態系統空間運行43天的新世界紀錄。”

作為國際學術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？

孫永華解釋：“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，一對斑馬魚可產幾百顆卵，它還具有體外受精、體外發育的優勢，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、產卵多、體外發育的特性讓科學家能快速觀測并搜集其在太空產卵的結果。神舟十八號任務中，科研人員通過產卵盒收集魚卵，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境下顛倒游泳、旋轉運動等現象，為“小鼠太空員”如何在失重環境下生存和搭建實驗環境提供了經驗。

上太空的“魚航員”也是經過層層篩選的“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、極限水位環境等考驗。”孫永華稱。

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

但他同時表示，“斑馬魚和小鼠并非替代關系”，“按照國家的長期航天規劃，我國未來要實現長期的載人航天活動就需要有受控生態生命支持系統（CELSS）的技術支撐。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。養殖魚類則可以為航天員提供鮮活的動物性蛋白營養供給。”

據了解，未來1年至2年，我國還將有斑馬魚上太空的計劃，進一步研究太空環境下胚胎發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。