“魚航員”出征太空為哪般？

太空，這個神秘而遙遠的領域，一直是人類探索的前沿。對于宇航員，大家都不陌生，這可是不少同學的職業理想呢！

那么，你是否聽說過“魚航員”呢？它們的太空之旅可不是“說走就走的旅行”，成為天選之“魚”，道阻且長。什么樣的魚種才能擔當大任？它們的使命是什么？在太空中的生活又是怎樣的？一起聽中國科學院專家為我們揭開“魚航員”勇闖太空的奧秘。

斑馬魚有什么特點？為什么能被選中成為“魚航員”？

古沛凡：斑馬魚是實驗室中常見的一種小型魚，身長只有3到4厘米，飼養成本低，具有繁殖迅速、生命周期短的特點，適合在實驗室條件下進行大樣本量篩選。因獨特的生物學特性且便于實驗操作，它們成為參與太空實驗的對象。科學家希望通過斑馬魚研究生物在太空環境中的適應性和生存能力。

“魚航員”在太空生存面臨哪些挑戰？它們上天前的“考試項目”是什么？

古沛凡：太空與地球的環境截然不同，微重力、高輻射和低磁場等特殊環境給地球生物的生存和健康帶來巨大挑戰。為確保斑馬魚能在太空環境中生存和完成實驗任務，需要對它們進行層層篩選，選出那些能適應太空環境的健壯斑馬魚參與實驗。

我們首先會對它們的體長進行嚴格篩選，選擇3-5厘米間的雌魚、雄魚各40條，體形過小的魚可能在太空環境中的生存能力不足，體形過大的魚會增加氧氣消耗和廢物處理的負擔。隨后，我們以“吃食率”和“運動活性”為標準，對選出的80條斑馬魚進行健康評估，包括觀察它們在10分鐘內的吃食速度、對它們進行“敲打刺激”，進而篩選出進食正常、靈敏度高的健康選手。此外，我們還要評估斑馬魚的情緒與行為，攻擊性強、運動量過大或過小的都會被淘汰，只留下群體適應強、情緒穩定的魚，確保它們能和平共處。

最終，我們選出3組斑馬魚，每組包含雌魚、雄魚各2條，與金魚藻一起組成“密閉生態系統”。考慮到水生生態系統的平衡，為確保金魚藻的產氧量能滿足斑馬魚的耗氧量，3組選手中氧氣動態平衡最優的組合被選中參與太空實驗。

斑馬魚在太空怎樣生存？

古沛凡：斑馬魚在太空存活的關鍵在于為其提供適宜的生存環境，包括水質、氧氣供應、食物供給、光照及溫度控制等。“密閉水生生態系統”能為斑馬魚提供穩定的生活環境，該系統集成了環境控制系統、氣體平衡控制系統和微生物處理系統，能實現高度集成和自動化調控。

“金魚藻”對斑馬魚在太空的存活至關重要，它提供了斑馬魚生存所需的氧氣。“密閉水生生態系統”通過LED光源控制光照時間，使金魚藻進行正常的光合作用，提供斑馬魚生存所需的溶解氧。斑馬魚呼出的二氧化碳則被金魚藻吸收用于光合作用，形成完整的氣體循環系統。這二者相互依賴，共同維持生態平衡。同時，斑馬魚產生的排泄物會通過管道輸送到金魚藻區域，作為金魚藻生長的營養物質，為其提供生長發育所需的營養。

在太空環境中斑馬魚吃什么？怎樣投喂？

古沛凡：在太空投喂斑馬魚需要用到魚食投喂裝置。在太空微重力環境下，我們無法像在地面一樣打開魚缸蓋子來投喂干燥魚食，專門開發了適合自動喂食的“牙膏狀魚食”，將魚食裝載到注射器中，通過細管連接至魚室，每日固定投喂，確保斑馬魚營養攝入正常。

我們在密閉生態系統中配備了觀測相機及各種傳感器，對斑馬魚進行實時監測來確認它們的生存情況，也會實時監測水質參數，確保為斑馬魚提供安全的水質和舒適的水環境。

開展“太空培養脊椎動物”實驗的目的是什么？

古沛凡：太空微重力環境會引發人體的多種病理反應，例如，心血管功能障礙、免疫機能下降、骨丟失、肌肉萎縮等。斑馬魚的基因與人類基因相似度高達 70%以上，在一些關鍵性蛋白靶點區域，相似性接近100%，因此，它是研究人類疾病機制和藥物開發的理想模型，在一定程度上可以作為替代人類進行疾病研究和空間探索的模式生物。

通過研究在太空環境中生存的斑馬魚，科學家能更好地理解微重力環境對生物體的影響，深入探索太空疾病的發生規律，并研究出相應的預防和治療方法，為宇航員的健康研究奠定基礎。另外，太空環境會引起動物生長發育、行為和生理功能的變化，斑馬魚能幫助科學家了解生物是如何適應太空環境的，這推動了空間生物學理論研究，為人類在太空中的長期生存鋪路。

新聞記錄卡

你知道嗎？中國空間站的斑馬魚實驗還涉及了生態系統構建、水質管理、自動化控制等技術，為空間生態系統的穩定運行提供了理論支撐，有助于開發更高效和穩定的空間生命保障系統。通過由斑馬魚和金魚藻組成的“密閉水生生態系統”，研究團隊能解析空間環境對生態系統運行的影響，為未來太空任務中生命支持系統的研發提供參考。

此外，斑馬魚實驗也為空間水產開發提供了研究基礎。在太空環境中生產的魚類等動物性蛋白食物，將為長期執行太空任務的宇航員提供重要的營養支持，使人類在太空環境下能長期生存并保障健康。

密閉水生生態系統

神舟十八號完成任務期間，這一小型受控生命保障系統讓我們實現了在太空培養脊椎動物的突破。

這是我國首次在軌建立空間自循環的水生生態系統，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。