“魚航員”選拔記

中國科學院空間應用工程與技術中心有效載荷運控大廳有一塊巨幅屏幕，當中國科學院水生生物研究所水生生物學博士古沛凡第一次站在它面前時，感覺自己很渺小。她在等待監(jiān)視屏幕中傳來神舟十八號載人飛船的畫面，那里能夠清晰地看到一個容積為1.2 升的小魚缸，里面有她與師姐張憲園親手挑選的4 條斑馬魚與4 克金魚藻。

在連上信號的那一刻，古沛凡看到金魚藻莖葉舒展，微微擺動，運行系統(tǒng)中余留的空氣形成一個圓形的氣泡，斑馬魚圍繞它靈活地游動著，旋轉輕啄。

2024 年4 月至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(tǒng)，隨神舟十八號載人飛船成功發(fā)射升空并進入中國空間站，在空間站穩(wěn)定運行了43天，實現(xiàn)了在軌產卵。這是我國首次在軌建立空間自循環(huán)水生生態(tài)系統(tǒng)，實現(xiàn)了中國在空間培養(yǎng)脊椎動物的突破，創(chuàng)造了國際上迄今為止水生生態(tài)系統(tǒng)空間運行的最長時間。

不少網友將這4 條“ 上天”的斑馬魚稱為“魚航員”。為什么要帶斑馬魚和金魚藻上天？“魚航員”背后的“養(yǎng)魚人”有怎樣的故事？

為什么是斑馬魚

中國科學院水生生物學博士張憲園負責挑選斑馬魚的相關工作：“斑馬魚作為脊椎動物的模式生物，其基因組信息和人類有高達70% 以上的相似性。”

“將斑馬魚作為與人類相似的實驗動物來研究，有利于更好地了解航天員在太空中出現(xiàn)的一些特殊生理反應和身體的異常現(xiàn)象。”張憲園的指導老師王高鴻說，“相比小白鼠，培養(yǎng)斑馬魚作為空間實驗動物簡單易行，在很小的體積內就可以實現(xiàn)。”

除了斑馬魚，在眾多水生生物中，金魚藻的選擇也是眾望所歸。之前研究員曾嘗試藍藻、小球藻、衣藻等多種藻類植物，但都沒有金魚藻穩(wěn)定。“微藻長得特別快，很容易將營養(yǎng)耗盡，從而破壞生態(tài)系統(tǒng)的平衡，在多次實驗比較下我們選擇了生長穩(wěn)定、容易控制的金魚藻。”王高鴻說。

實驗中的金魚藻也不負所托，實驗數(shù)據顯示，金魚藻所在的系統(tǒng)能夠做到1 小時內將溶氧值從每升5 毫克升高到每升7 毫克，表現(xiàn)出很強的光合作用活性。

要養(yǎng)魚，先“種草”

古沛凡第一次路過實驗室藻房時，便被培養(yǎng)箱中的金魚藻吸引了。“我只知道這是我們實驗室非常重要的藻，樣子特別漂亮。”那時的她沒想到，日后自己不光培養(yǎng)了金魚藻，還能讓它“上天”。

2023 年5 月， 古沛凡加入了斑馬魚的項目，開始學習如何養(yǎng)藻。剛開始她會試著拿一些莖葉較粗、葉子短小的金魚藻做實驗，她發(fā)現(xiàn)這種金魚藻的產氧效果并不好，換了莖葉較細的金魚藻后發(fā)現(xiàn)，溶氧值半小時便達標了。于是她開始更換原來的培養(yǎng)基，以便培養(yǎng)莖葉較細的金魚藻。

下一步便是進行匹配實驗，這是一項操心活兒。為了找出影響金魚藻放氧的所有因素，古沛凡必須長時間盯著培養(yǎng)基，不停觀測數(shù)據和金魚藻的狀況，如果金魚藻放氧值不穩(wěn)定，她就會將整個系統(tǒng)關閉，將培養(yǎng)基里的東西全部倒掉，重新滅菌后“重啟”培養(yǎng)基，之前煩瑣的步驟都需要重新來一遍。這占用了她不少業(yè)余時間。平時周末以及過年回家，她都會通過培養(yǎng)基上的設備進行遠程監(jiān)控。

讓古沛凡印象最深刻的是，舍友在完成一次重要考試后，古沛凡為她買來蛋糕慶祝時，通過手機看到培養(yǎng)基監(jiān)控數(shù)據出了問題。“我的心情頓時很緊張。”在陪舍友吹完蠟燭后，古沛凡趕到實驗室，直到凌晨才返回宿舍。

魚要“上天”，情緒需穩(wěn)定

金魚藻的莖葉分粗細，而斑馬魚也分為“i 魚”和“e魚”，張憲園在挑選時的任務便是排除那些“特別i”和“特別e”的魚，留下“情緒穩(wěn)定”、各項檢測指標合格的斑馬魚。2024 年4 月1 日，張憲園帶著200 條提前4 個月孵化的小斑馬魚，來到酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，開始篩選最能適應環(huán)境、狀態(tài)最穩(wěn)定的斑馬魚。

篩選一條能“上天”的“魚航員”要幾步？張憲園表示，首先根據實驗標準，選出雌魚、雄魚各40 條，體型要保持在3 ～ 5 厘米之間。同時還要看排便率、吃食率，觀察這些斑馬魚10 分鐘內吃食的速度，吃得快證明食量好、更健康。第二次篩選主要觀察的是運動情況，通過對魚進行“敲打刺激”來測試它們的靈敏度。在一秒之內反應過來、游向一邊的斑馬魚會被選出。

篩選還包括觀察魚的情緒。“運動量太大、太活潑，或者太焦慮、太孤僻的魚，都會被排除。”張憲園表示，有些魚運動量大、耗氧量高，便會消耗金魚藻制造的氧氣，容易引起窒息；反之，有些魚運動量太小，和其他魚放在一起后，會一直躲在角落，不運動也會導致免疫力下降，同時膽小的雄性斑馬魚，相比于活潑好動的魚來說，更不易受精。

“上天”后的“魚航員”經歷了什么？張憲園說，斑馬魚對外界的環(huán)境感知力強，能夠感知到微重力環(huán)境，同時由于發(fā)射前一天整晚沒有開燈， 到太空之后一開燈，環(huán)境的刺激讓魚“激動”了，“4 條魚都在培養(yǎng)系統(tǒng)里亂竄，同時由于重力流失，魚的肚皮朝上，后期穩(wěn)定下來，便能和平共存了”。

“螺螄殼里做道場”

王高鴻在接到任務時，被告知帶上太空的斑馬魚實驗用品重量不能超過10 公斤，這可給他出了個難題。

上太空的魚缸與普通魚缸不同，它包括配件、魚食、備用氧氣、取水樣的空間、魚卵收集器等多種物品。“這不是相當于在螺螄殼里做道場嗎？”王高鴻說。

2024 年4 月25 日，伴隨著神舟十八號成功發(fā)射，斑馬魚項目負責人的心也懸了起來。如果出現(xiàn)問題怎么辦？所有項目組的人輪流值班觀察培養(yǎng)系統(tǒng)的狀態(tài)，以確保系統(tǒng)在太空中穩(wěn)定運行。他們是24 小時“兩班倒”，古沛凡白天、晚上的班都值過，值班室里有一扇方形的小窗戶，值夜班時她經常在那里看到月亮與日出。

“我在看神舟十八號發(fā)射的時候許了一個愿望，就是斑馬魚培養(yǎng)系統(tǒng)一定要穩(wěn)定運行。”古沛凡說。當項目如期運行、完成后，她松了一口氣。

（摘自2025 年1 月27 日《中國青年報》，宮可可圖）