飛向太空的斑馬魚(yú)

隨著神舟十八號(hào)載人飛船發(fā)射并與空間站對(duì)接成功，跟隨乘組一同進(jìn)入太空的斑馬魚(yú)也引發(fā)了大家的關(guān)注。那么，斑馬魚(yú)究竟是一種什么樣的魚(yú)呢？它們又為何有幸成為我國(guó)首次“太空養(yǎng)魚(yú)”的主角呢？

斑馬魚(yú)究竟是什么魚(yú)

斑馬魚(yú)是鯉形目鯉科短擔(dān)尼魚(yú)屬的硬骨魚(yú)類(lèi)，它們的野生種群主要分布于印度、孟加拉國(guó)、尼泊爾等地的溪流之中。斑馬魚(yú)因體側(cè)具有數(shù)條延伸至尾部的水平藍(lán)色條紋類(lèi)似斑馬而得名，成年個(gè)體體長(zhǎng)在3～4 厘米，壽命為3～5 年。

斑馬魚(yú)集群生活，群體內(nèi)的個(gè)體通過(guò)相互撕咬和追逐確定社會(huì)等級(jí)。因此，它們被認(rèn)為是一種社會(huì)性魚(yú)類(lèi)。通常情況下，一群斑馬魚(yú)中等級(jí)較高的斑馬魚(yú)，會(huì)在選擇產(chǎn)卵位置以及獲取食物資源等方面擁有優(yōu)先權(quán)。

在野生環(huán)境中，斑馬魚(yú)一般都在白天外出活動(dòng)，以小型甲殼動(dòng)物、蠕蟲(chóng)、藻類(lèi)為食；晚上，則會(huì)躲藏在相對(duì)安全的礁石下或水草叢等處。

斑馬魚(yú)的頭小吻短，體形細(xì)長(zhǎng)，略呈紡錘形。雄、雌差異僅憑肉眼即可分辨：雄魚(yú)的條紋是深藍(lán)色間檸檬色，臀鰭棕黃色并有明顯的條紋；而雌魚(yú)則全身是藍(lán)色條紋間銀灰色條紋，臀鰭則為淡黃色。

自從20 世紀(jì)50 年代斑馬魚(yú)作為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物被用于毒理學(xué)研究并取得一系列成功開(kāi)始，它們就陸續(xù)被應(yīng)用到生命科學(xué)、健康科學(xué)和環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域的研究中，到現(xiàn)在已經(jīng)成為僅次于大鼠和小鼠的第三大實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，也是一種常用的模式動(dòng)物。模式動(dòng)物是實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的一種，指用于揭示某種具有普遍規(guī)律的生命現(xiàn)象的生物物種，又被稱(chēng)為“活的試劑”。目前，科學(xué)家使用的模式動(dòng)物主要有嚙齒類(lèi)、非人靈長(zhǎng)類(lèi)、果蠅、豬、兔、犬和斑馬魚(yú)。

作為脊椎動(dòng)物的一員，斑馬魚(yú)還擁有其他脊椎動(dòng)物少有的超強(qiáng)自愈再生能力。研究發(fā)現(xiàn)，斑馬魚(yú)的尾鰭被切除后，其切口處會(huì)被上皮細(xì)胞封閉，隨后上皮細(xì)胞增厚，之間的間質(zhì)細(xì)胞也開(kāi)始分化、增殖，并逐漸形成胚基，僅用3 周左右的時(shí)間就可以迅速再生出完整的尾鰭。另外，斑馬魚(yú)的心臟、肝臟、皮膚、脊髓、視網(wǎng)膜等器官都可以再生。

為什么選擇斑馬魚(yú)

1957 年11 月，一條名叫“萊卡”的流浪狗搭乘蘇聯(lián)史普尼克2 號(hào)人造衛(wèi)星進(jìn)入太空。因此，萊卡成了著名的太空犬，蘇聯(lián)為它發(fā)行過(guò)郵票，俄羅斯給它建立了紀(jì)念館。

然而，萊卡并不是第一種進(jìn)入太空的動(dòng)物。第一種進(jìn)入太空的動(dòng)物，其實(shí)是1946 年7 月被美國(guó)V2 火箭送進(jìn)太空用于研究高空輻射造成的影響的果蠅。

那么，神舟十八號(hào)為何要選擇斑馬魚(yú)作為“養(yǎng)殖”的對(duì)象呢？

“太空養(yǎng)魚(yú)”的正式名稱(chēng)應(yīng)該叫“在軌水生生態(tài)研究項(xiàng)目”，它是我國(guó)空間站從征集到的近千個(gè)科學(xué)項(xiàng)目中遴選出的項(xiàng)目之一，主要內(nèi)容就是以斑馬魚(yú)和金魚(yú)藻為研究對(duì)象，在軌建立穩(wěn)定運(yùn)行的空間自循環(huán)水生生態(tài)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)我國(guó)在太空培養(yǎng)脊椎動(dòng)物的突破。

研究發(fā)現(xiàn)，斑馬魚(yú)的基因與人類(lèi)基因相似度高達(dá) 87%，其早期胚胎發(fā)育過(guò)程跟人類(lèi)高度相似，這也是斑馬魚(yú)成為主要實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的原因之一。同時(shí)，斑馬魚(yú)與哺乳動(dòng)物各項(xiàng)機(jī)能的相似度很高，它們也有骨骼、肌肉，可以進(jìn)行微重力對(duì)肌肉、骨骼系統(tǒng)影響的研究，非常符合神舟十八號(hào)任務(wù)的目標(biāo)。

并且，斑馬魚(yú)的個(gè)頭小，繁殖力又很強(qiáng)。神舟十八號(hào)的航天員預(yù)計(jì)在軌6 個(gè)月，在此期間，斑馬魚(yú)不但能夠繁殖數(shù)次，而且產(chǎn)卵量又很高，胚胎僅需24 小時(shí)便可發(fā)育成熟。因此，選擇斑馬魚(yú)更加有利于科學(xué)家展開(kāi)研究。

同時(shí)，我國(guó)實(shí)驗(yàn)用斑馬魚(yú)的繁殖、培育都很成熟，全世界三大斑馬魚(yú)資源庫(kù)之一——國(guó)家斑馬魚(yú)資源中心就在武漢中科院水生生物研究所。

正因?yàn)槿绱耍唏R魚(yú)才成為迄今為止除了航天員，我國(guó)空間站迎來(lái)的第一種脊椎動(dòng)物。

航天員在太空如何養(yǎng)魚(yú)

“太空養(yǎng)魚(yú)”聽(tīng)起來(lái)似乎很簡(jiǎn)單，實(shí)際上非常不容易。在空間站的微重力條件下，水會(huì)“漂”走，同時(shí)斑馬魚(yú)游動(dòng)時(shí)擺動(dòng)魚(yú)鰭也會(huì)將周?chē)乃巴崎_(kāi)”。所以，在太空飼養(yǎng)斑馬魚(yú)必須有一個(gè)完全密閉的魚(yú)缸，以及給魚(yú)投食、輸氧和給水藻提供照明的保障系統(tǒng)。

要把裝滿(mǎn)水且密閉的魚(yú)缸和里面的斑馬魚(yú)、金魚(yú)藻送上太空也并非易事。因?yàn)榭茖W(xué)家還得保證它們?cè)诎l(fā)射過(guò)程中仍然“生龍活虎”，才能進(jìn)行下一步的實(shí)驗(yàn)。科學(xué)家將特制的“太空魚(yú)缸”稱(chēng)為“小型受控實(shí)驗(yàn)組件”，它被安裝在神舟十八號(hào)的上行水生支持裝置內(nèi)。

上行水生支持裝置會(huì)為“太空魚(yú)缸”提供適宜的溫度和LED 光源，滿(mǎn)足其內(nèi)的金魚(yú)藻進(jìn)行正常的光合作用。而光合作用產(chǎn)生的氧氣，又能維持水生生態(tài)系統(tǒng)的氧含量平衡，以滿(mǎn)足斑馬魚(yú)的需求。

飛船入軌并和空間站對(duì)接之后，航天員會(huì)將它們轉(zhuǎn)移到問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙的生命生態(tài)實(shí)驗(yàn)柜小型受控生命生態(tài)實(shí)驗(yàn)?zāi)K中，開(kāi)展在軌實(shí)驗(yàn)。同時(shí)，各種實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)會(huì)記錄下這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中的關(guān)鍵參數(shù)，并將數(shù)據(jù)傳回地面。

在長(zhǎng)達(dá)半年的在軌飛行過(guò)程中，“太空魚(yú)缸”里面的1 升多水、4 條斑馬魚(yú)、一些金魚(yú)藻和微生物在這個(gè)密閉空間中，大致能夠形成一個(gè)自給自足的生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)。在這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，斑馬魚(yú)相當(dāng)于“消費(fèi)者”，吃進(jìn)食物，排泄糞便并呼出二氧化碳；金魚(yú)藻相當(dāng)于“生產(chǎn)者”，它吸收斑馬魚(yú)排出的二氧化碳并產(chǎn)生氧氣；微生物則相當(dāng)于“分解者”，分解斑馬魚(yú)排出的糞便，并為金魚(yú)藻提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

在空間站駐留期間，如果斑馬魚(yú)產(chǎn)卵，實(shí)驗(yàn)裝置還會(huì)將這些魚(yú)卵收集并儲(chǔ)存起來(lái)。等航天員結(jié)束任務(wù)返回地面時(shí)，一并將它們帶回地面，以供科學(xué)家進(jìn)行研究。

那么，我們大費(fèi)周章地進(jìn)行“太空養(yǎng)魚(yú)”的目的又是什么呢？

據(jù)相關(guān)科學(xué)家介紹，“太空養(yǎng)魚(yú)”是為了更好地了解生物在微重力環(huán)境下的生長(zhǎng)機(jī)理，更加深入地探索生物在太空中的適應(yīng)性和生長(zhǎng)規(guī)律。這項(xiàng)研究，將對(duì)以后人類(lèi)更長(zhǎng)時(shí)間在太空駐留、建立更為完善的生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)和生命支持系統(tǒng)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

（責(zé)任編輯：陸艷）