在北京航天飞翔操控中心拍照的成功对接后的神舟十八号载人飞船和空间站组合体的模仿画面。新华社发
在神舟十八号载人飞翔使命中，由四条斑马鱼和金鱼藻构成的水生生保体系随飞船上行。新华社发
2024年11月4日，神舟十八号载人飞船回来舱在春风着陆场着陆。新华社发
2024年11月4日，我国空间站第7批空间科学试验样品随神舟十八号飞船顺畅回来。其间，回来的斑马鱼培育水基和在太空中产的卵等试验资料成为“明星”。2024年4月25日，几位特别“乘客”斑马鱼跟从3名航天员一同出发去太空。这是我国初次在空间站施行在轨水生生态研讨项目，以斑马鱼为研讨方针，在轨树立空间自循环水生生态体系。发射20天后，尽管在微重力下，斑马鱼呈现腹背倒置、旋转、转圈等异常情况，但全体状况杰出。科研人员本来估量它们只能存活一个月，但成果令人意外，这些斑马鱼在太空存活了6个月，生命力坚强。为什么要在太空养鱼？太空养鱼给航天带来什么新探究？
1.形式生物有何价值
在生命科学研讨中，斑马鱼是一种常见的形式生物。在说太空养鱼之前，咱们先来看看我国进行过哪些太空生命科学研讨，以及形式生物研讨对生命科学研讨有什么价值。
在2001年发射的神舟二号上，我国初次进行了微重力环境下的空间生命科学试验，展开了植物、动物、水生生物、微生物及离体细胞和细胞组织的空间环境效应试验。
2021年10月，使用随神舟十三号进入太空的就有心肌细胞，我国空间站顺畅完成了首个活细胞研讨。“天宫讲堂”的第一堂课，展现了太空失重条件下心肌细胞“钙信号闪耀”，半年后心肌细胞随神舟十三号回来地上。协作团队对心肌细胞进行深化研讨，提醒在太空微重力下心肌细胞呈现代谢重塑，阻断硫胺素的吸取，并进一步构成细胞骨架重塑和钙稳态失衡，提示长时间在太空飞翔需重视硫胺素在心血管体系防护中的效果。
在神舟十八号载人飞船成功发射的一起，神舟十七号航天乘组也携带着30多公斤的宝物——我国空间站第六批空间科学试验样品安全回归，其间有人成骨细胞和骨髓间充质干细胞。经过升空再回来的进程，研讨团队有时机深化研讨微重力环境下的细胞呼应机制，发现微重力对细胞生物学转录组和蛋白组的详细影响。在太空空间环境里，成骨细胞活性会下降，航天员和老年人也会存在骨质丢掉的现象。研讨成骨细胞和骨髓间充质干细胞怎么样对立骨丢掉状况，关于航天医学和老年医学研讨具有重要含义。
离体细胞试验尽管具有本钱较低、操作简洁、变量可控、外部搅扰少等长处，但无法彻底模仿杂乱的生命全体生理环境，如免疫体系、代谢途径和行为等方面的改变，无法直接反映生物体内的杂乱相互效果，因而推行到整个生物体或人类时要慎重，还应获得全体动物试验成果的支撑。由此可见，形式生物在推进生命医药科学发展进程中发挥了极其重要的效果。
2.太空养鱼为啥挑选斑马鱼
斑马鱼作为四大形式生物之一，其基因与人类基因类似度高且体形小、繁衍快、发育周期短，成为生命科学范畴形式生物的“后起之秀”，被称为“水中小白鼠”。
斑马鱼是原产于南亚恒河流域的小型鱼类，体形呈纺锤状，因全身布满多条深蓝色纵条纹似斑马而得名。成年斑马鱼体长一般只需3～4厘米，约为小鼠体长的1/3，体重更是只需其1/50左右。
斑马鱼具有鱼类体外受精、繁衍快、发育周期短的特性：一尾雌鱼每次产卵数量约有200至400枚；前期胚胎发育通明；从受精卵到能游动大约只需4天，孵出后约3个月能够到达性成熟；成鱼大约每隔一周产卵一次，寿数一般在2至3年。
斑马鱼是“淡水鱼一哥”鲤鱼的远亲，与人类的遗传亲缘联系仅次于大、小鼠等脊椎动物。在体系组织结构和成长发育变老方面，与人类有很高的类似性，在基因和蛋白质的结构和功能上也表现出很高的保存类似性，因而是研讨人类疾病发生机理的优秀动物模型，被广泛应用于造血、心血管、肾和骨骼相关，以及肿瘤、癫痫、药物成瘾等疾病研讨。
可否树立一个能养小鼠的太空动物试验渠道，以便深化研讨空间微重力环境对动物骨骼、肌肉、神经和免疫等方面的影响？小鼠养殖会发生排泄物并蒸发很多的废气，带它上太空展开试验，首要需求一个关闭的过滤循环设备，以处理小鼠发生的废物。而斑马鱼整个受精和发育均在水体中进行，不会在水体外发生废物和废气，相较于小鼠就十分合适太空搭载试验。在未霸占关闭的过滤循环设备技能布景下，如要展开全体动物试验，斑马鱼是比较抱负的试验方针。
3.怎样在太空养鱼
为斑马鱼供应一个适合的生计环境，不只需求富含氧气的优秀水质，还需求规则的昼夜节律以及足够的食物供应等。斑马鱼的温度耐受规模只需15～40摄氏度，水温24～29摄氏度是适合规模，对pH值也有要求，应该操控在7.0～8.0之间；一起需求水质的电导率在每厘米500～800微西门子左右；对总氨氮、溶解氧等都有要求。试验室的斑马鱼需求养殖在主动实时监测和操控温度、pH值和电导率的主动循环水体系中，其自身的生理周期需求每天10小时光照和14小时漆黑环境。在太空养鱼，相同也需求处理这些问题。
在空间站微重力条件下，太空养鱼用的“天宫水族箱”，实际上是搭载4条斑马鱼和4克金鱼藻的密闭水容器空间。斑马鱼和金鱼藻，是科学家尝试了很多种鱼和水草之后挑选出来的产品。金鱼藻是多年生沉水草本植物，无根，茎有分枝能够漂浮，生命力强。如果把它一分为二，两部分都能够存活和长大，适应性极强，无需水草泥也可沉浸于水中。太空并无地球的昼夜节律，水生支撑设备为金鱼藻供应了LED光源，保证金鱼藻正常进行光协效果，保证这个生态体系的氧含量能满意斑马鱼的生计需求。
处理了氧气问题，另一个难题则是斑马鱼的食物问题。因为太空微重力的原因，斑马鱼无法正常食用一般鱼食，剩下的鱼食也会污染水体。因而，科学家们研讨出一套喂养设备，并开发了适合斑马鱼食用的太空餐。他们规划了一种特别且便于替换的鱼食盒，经过一根细管衔接水族箱一侧，每天用注射器像挤牙膏似的喂鱼食，让斑马鱼尽量吃完，以削减剩下对水体的污染。一起，斑马鱼吃剩的鱼食和发生的排泄物，能够经过管道输送到金鱼藻那儿，为其供应成长所需的营养物质。由此，科学家在水族箱内搭建了一套微型生态体系，让斑马鱼和金鱼藻二者构成互相共生的联系。
空间站的小型受控生命生态试验组件看起来很简单，实际上是个杂乱的科学试验体系，能够完成主动喂养、温度操控、光照操控等。在“太空水族箱”这个试验模块，除了水族箱外，剩下的空间则组织了操控与监测设备，比方循环水泵、观测相机、pH值检测设备等，地上科学家经过这些设备对斑马鱼进行实时监测。水族箱只需保持适合的酸碱度和电导率，有足够的氧气，便能保证斑马鱼健康地生计。大部分情况下无需科学家干涉。
小鱼们会在太空产卵，因而要发动专用设备搜集鱼卵。这是一个尝试性、探究性很强的作业，也是本次试验最风趣之处。这些卵被航天员带回地上后，科学家会展开更深化的研讨，进一步观测太空对鱼卵孵化的影响等。该项目还可将收集的水样带回地上，供进一步研讨。为防止小鱼和水藻在空间站逝世后腐烂变质，试验项目完毕后，航天员们将它们送到货运飞船，在货运飞船回来地球时，会在与大气层的冲突中自燃而焚毁。
4.为什么要去太空养鱼
斑马鱼与人类基因组成类似，研讨它将会在生物医药科研范畴发生一系列有影响的奉献，含义严重。人类疾病相关基因中有84％能够在斑马鱼中找到对应基因，在要害性的蛋白靶点区域，类似性挨近100％。近年来，斑马鱼作为形式动物，广泛应用于生命体系发育基础研讨、医学范畴疾病模型的树立、靶向药物的挑选，以及环境监测等多个范畴，逐步成为医学、生命科学和环境科学范畴中不行短少的东西生物。
太空空间环境主要有高真空、强辐射、微重力、弱磁场和温差大等特色。微重力会引发人体多种病理生理现象，如心血管功能妨碍、免疫机能下降、骨丢掉肌肉萎缩、内分泌紊乱等，其效果机制一直是空间生物学效应研讨重要的科学课题之一。微重力引发的这些生物学效应，不只严重影响航天员的身体健康和作业效率，更限制了人类在太空的停留时间，使之成为中长时间载人航天飞翔的一大妨碍。而太空养鱼能够经过展开太空空间环境对脊椎动物机能与行为的影响研讨，为空间密闭生态体系物质循环研讨供应支撑，协助人类更好、更全面地了解太空环境对基因、细胞和生命全体的影响。这不只仅是对人类自身的探究，也关乎科研人员对未知范畴的不断根究。一起，太空养鱼试验还将为我国在太空农业、生态循环等范畴的研讨供应有利参阅。
更重要的是，太空养鱼试验的成功施行，将为我国完成在太空培育脊椎动物这一方针迈出要害一步。空间站的水生生态体系安稳运转，能够为航天员长时间驻留太空及载人火星使命等深空勘探供应开始的生命支撑根据。后续，科学家将使用回来的水样、鱼卵等样品，结合斑马鱼空间运动行为视频等，展开空间环境对脊椎动物机能与行为的影响研讨。能够预期的是，人类一旦树立起自给自足的太空生态体系，那么远赴深空长时间日子、作业也将不再是愿望。
（作者：崔建林，系南开大学医学院医学世界协同立异中心高档试验师）