神十八航天員將在太空養(yǎng)魚(yú)，為何選斑馬魚(yú)和金魚(yú)藻，有什么作用？

種菜、種稻子已經(jīng)滿足不了咱們航天員的科研需求了，神舟十八號(hào)將首次在太空養(yǎng)魚(yú)。

選擇了斑馬魚(yú)和金魚(yú)藻這個(gè)“黃金搭檔”作為循環(huán)水生生態(tài)系統(tǒng)載體，主要還是考慮到斑馬魚(yú)作為繼大小鼠之后的全球第三大模式動(dòng)物，與人類基因同源性高達(dá) 87%，與哺乳類動(dòng)物各功能機(jī)理高度相似，是理想的脊椎動(dòng)物研究樣本。

我們知道，航天員在太空已經(jīng)種植了水稻，小麥，生菜，矮桿蕃茄，擬南介等作物，實(shí)現(xiàn)了在軌種菜的夢(mèng)想。但是要想在太空吃上肉，或者讓人類在太空繁衍，就要進(jìn)行更深層次的研究和試驗(yàn)。這也是我們“耕漁太空”夢(mèng)想的組成部分。

因此，在中國(guó)空間站的問(wèn)天試驗(yàn)艙中，就有很多生命科學(xué)和生物技術(shù)研究的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，比如開(kāi)展斑馬魚(yú)、擬南芥、線蟲(chóng)、果蠅等動(dòng)植物的空間生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)。

其中，“太空養(yǎng)魚(yú)”養(yǎng)的就是斑馬魚(yú)，因?yàn)樵擊~(yú)與人體的基因、生理特性都十分相似，本來(lái)就是“全球第三大模式動(dòng)物”經(jīng)常被用來(lái)當(dāng)作生命科學(xué)研究的樣品。

并且將斑馬魚(yú)作為基因編輯模型很理想，因?yàn)槠洚a(chǎn)卵量大，獲得大量胚胎的成本低，魚(yú)胚胎透明容易標(biāo)記，篩選效率高等。

除此之外還有斑馬魚(yú)比較小，通常只有3-4厘米，生命力旺盛，繁殖能力能達(dá)到每年6-7次，具備了太空研究樣品的需求。

而要想在太空養(yǎng)魚(yú)，就必須要具備自給自足的環(huán)境，因此用“斑馬魚(yú)+金魚(yú)藻”組建密閉空間實(shí)現(xiàn)自循環(huán)系統(tǒng)都顯得尤為關(guān)鍵。

這樣可以利用藻類的進(jìn)行光合作用產(chǎn)生的氧氣給斑馬魚(yú)呼吸，而后者則呼出二氧化碳給藻類進(jìn)行光合作用，兩者生態(tài)依賴很高，于是形成了“黃金搭檔”。

因此選擇斑馬魚(yú)作為樣本，使得我們更容易在成本較低、周期較短的情況下實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。

在問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙，科學(xué)家搭建了一個(gè)小型密閉的生命生態(tài)系統(tǒng)，主要研究對(duì)象是斑馬魚(yú)。這個(gè)“水族箱”封閉的，里面有1升多的水，幾條斑馬魚(yú)，以及一些藻類和微生物。在這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，魚(yú)類被視為“消費(fèi)者”，藻類就是“生產(chǎn)者”，而微生物則是“分解者”。一個(gè)完整的水生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)就建成了！

其實(shí)，斑馬魚(yú)上太空歷史很悠久，1976年就曾經(jīng)到訪過(guò)前蘇聯(lián)的“禮炮五號(hào)”空間站，而在2012年，日本空間局也造了一個(gè)水族箱送上了國(guó)際空間站。不過(guò)他們只是研究魚(yú)類本身，我們則是放大到人體太空健康和脊椎動(dòng)物研究層面。

與小白鼠相比，斑馬魚(yú)繁殖力強(qiáng)、發(fā)育迅速、胚胎透明、體外受精、體外發(fā)育等生物學(xué)特征，更加便于科學(xué)研究。但在2012年前，國(guó)內(nèi)對(duì)斑馬魚(yú)的研究卻非?！靶”姟?，只有少數(shù)實(shí)驗(yàn)室在開(kāi)展相關(guān)研究。

但是為了生命科學(xué)研究，科學(xué)家們已經(jīng)著手于建立自己的“斑馬魚(yú)國(guó)家隊(duì)”。中國(guó)的國(guó)家斑馬魚(yú)資源中心也成為公認(rèn)的國(guó)際三大斑馬魚(yú)資源庫(kù)之一，產(chǎn)量占到全球3成。

2014年，我國(guó)開(kāi)啟了太空養(yǎng)魚(yú)項(xiàng)目。中科院上海技物所空間生命科學(xué)儀器研制團(tuán)隊(duì)承擔(dān)了研發(fā)任務(wù)。為了實(shí)現(xiàn)中科院武漢水生所譯出的養(yǎng)魚(yú)設(shè)想，科學(xué)家們想了很多辦法，光讓小魚(yú)接受膏狀食物就費(fèi)了九牛二虎之力，加上藻類與魚(yú)類的供氧平衡更讓團(tuán)隊(duì)焦頭爛額。好在8年時(shí)間里因?yàn)閳F(tuán)隊(duì)的努力，一切問(wèn)題都迎刃而解。

2019年，太空魚(yú)缸在“問(wèn)天艙”發(fā)射前地面模擬實(shí)驗(yàn)全部合格，與生命生態(tài)、生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)柜系統(tǒng)配合天衣無(wú)縫，才有今天神舟十八號(hào)航天員執(zhí)行“太空養(yǎng)魚(yú)”的任務(wù)。