太空沒有氧氣，小魚怎么呼吸

從2024年4月25日發(fā)射升空至今，神舟十八號(hào)載人飛船已經(jīng)在太空待了幾個(gè)月了。按照計(jì)劃，神舟十八號(hào)載人飛船的在軌駐留時(shí)間為6個(gè)月，預(yù)計(jì)會(huì)在10月下旬結(jié)束本次飛行任務(wù)，返回地球。

此次飛行，在航天員乘組要完成的任務(wù)中，國內(nèi)首次在軌水生生態(tài)研究項(xiàng)目引發(fā)了大家的熱議。通俗來說就是，航天員將要在太空中養(yǎng)魚。為什么要將魚帶到太空中養(yǎng)呢？難道是怕航天員在太空中太無聊嗎？

為什么要在太空中養(yǎng)魚

這次被帶上天的“太空魚缸”里，有4條斑馬魚，還有金魚藻。

雖然水族箱為地球上的人類提供了一種輕松的消遣方式，但消遣并不是科學(xué)家們研究怎么在太空養(yǎng)魚的目的。空間先進(jìn)水生生保系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究項(xiàng)目，將在軌搭建一個(gè)由斑馬魚和金魚藻組成的小型水生生態(tài)系統(tǒng)，研究空間環(huán)境對(duì)魚類生長發(fā)育、生態(tài)系統(tǒng)運(yùn)行與物質(zhì)循環(huán)的影響。該項(xiàng)目將成功構(gòu)建魚類的空間水生生態(tài)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)我國在太空培養(yǎng)脊椎動(dòng)物的突破，同時(shí)解析太空環(huán)境對(duì)脊椎動(dòng)物的生長發(fā)育與行為的影響，為空間密閉生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)研究提供理論支撐。然而，為什么偏偏選擇斑馬魚呢？

為什么選擇斑馬魚

斑馬魚是一種常見的熱帶魚，繁殖周期短，飼養(yǎng)成本低，體形纖細(xì)，雌雄易區(qū)分。因其全身布滿多條深藍(lán)色條紋，在水族箱內(nèi)成群游動(dòng)時(shí)猶如奔馳于非洲草原的斑馬群，故得名“斑馬魚”。斑馬魚原產(chǎn)于亞洲南部，英國人弗朗西斯·漢密爾頓于1822年首次在一本書中對(duì)其進(jìn)行描述。后來，斑馬魚被引入美國及歐洲各國，并被科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，從此走入實(shí)驗(yàn)室。

在著名遺傳學(xué)家、“斑馬魚研究之父”喬治·施特雷辛格的研究和推動(dòng)下，斑馬魚模型被科學(xué)界廣泛接受。如今，在發(fā)育生物學(xué)、遺傳學(xué)、基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、藥理學(xué)、毒理學(xué)、藥物研發(fā)以及生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)等研究領(lǐng)域，都可以看到斑馬魚的身影。那么，斑馬魚都具備哪些科研優(yōu)勢呢？

首先，斑馬魚基因與人類基因的相似度達(dá)到87%，這意味著，在斑馬魚身上做藥物實(shí)驗(yàn)所得到的結(jié)果在多數(shù)情況下也適用于人體。其次，斑馬魚飼養(yǎng)簡單，繁殖能力強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)室條件下斑馬魚可全年產(chǎn)卵，而且胚胎的發(fā)育速度非常快，可大大縮短科研周期及科研成本。再者，斑馬魚具有繁殖能力強(qiáng)、再生能力強(qiáng)的特點(diǎn)。雌性斑馬魚一次可產(chǎn)卵200枚以上，胚胎在24小時(shí)內(nèi)就可發(fā)育成形，便于生物學(xué)家在同一代魚身上進(jìn)行不同的實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而研究病理演化過程。

在太空中，怎么給小魚喂食

在失重環(huán)境下水會(huì)呈球狀，甚至可以被捧在手里。這種水能讓小魚在里面游嗎？小魚會(huì)不會(huì)因?yàn)槭е赜尾粍?dòng)呢？我們知道，在地球上喂魚時(shí)，你只需要抓一把魚食投進(jìn)魚缸就可以了；而在太空中，水被封在密閉的容器里，不好放固體的魚食進(jìn)去。

因此，科學(xué)家設(shè)計(jì)了一款牙膏狀的特殊魚食，航天員可以用注射器每天推進(jìn)“太空魚缸”，讓魚盡量吃完。魚吃完魚食產(chǎn)生的排泄物，可以通過管道運(yùn)送到金魚藻那邊，促使它生長。

太空沒有氧氣，小魚怎么呼吸

其實(shí)，“太空魚缸”是由斑馬魚和金魚藻在密閉的容器里面形成的生態(tài)系統(tǒng)。金魚藻通過光合作用產(chǎn)生氧氣，供魚呼吸，魚的排泄物又給金魚藻提供營養(yǎng)物質(zhì)。

為了保證生態(tài)系統(tǒng)中的氧含量能滿足斑馬魚的生存需求，在載人飛船升空的過程中，水生支持裝置為金魚藻提供了LED光源，保證金魚藻能正常進(jìn)行光合作用。入軌后，航天員將實(shí)驗(yàn)組件轉(zhuǎn)移到問天艙的生命生態(tài)實(shí)驗(yàn)柜，開展在軌實(shí)驗(yàn)。

在太空養(yǎng)魚是人類對(duì)生命科學(xué)的探索，承載著人類在遙遠(yuǎn)的星球上長期生存、建立家園的夢想。我們期待這群正在進(jìn)行太空旅行的特殊乘客，能夠帶回令人驚喜的收獲。

（流浪的魚摘自微信公眾號(hào)“力學(xué)科普”）