太空“鱼航员”——斑马鱼

作者: 易小星

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你知道吗?今年4月跟随神舟十八号乘组一同前往空间站的还有4位特殊的“乘客”——斑马鱼,它们身担“重任”,与4克金鱼藻组成小型水生生态系统,为实现中国在空间培养脊椎动物方面的突破努力着。

斑马鱼究竟有何特别之处,能脱颖而出成为太空“客人”呢?

“草根”斑马鱼

斑马鱼又名蓝条鱼、花条鱼、斑马担尼鱼,体长3~5厘米,纤细的体形仿佛一只精巧的纺锤。斑马鱼来自喜马拉雅山南麓,生长在恒河和布拉马普特拉河形成的水网地带,因为从头部直达尾鳍有多条深蓝色的类似斑马的纹路,有着“斑马鱼”的美称。

斑马鱼不仅仅是一种观赏鱼类,它与人类的基因相似度高达87%,被称为“模式生物”,可用于研究与揭示生命体某种具有普遍规律的生物现象。斑马鱼对毒性物质能够产生与人类相似的反应,这对于理解人类生命科学、疾病预防和治疗以及药物研发等意义重大。

斑马鱼还是水质监测的活体“指示剂”。为了便于观察它们的组织发育情况,生物学家将一种荧光基因植入斑马鱼体内,让它们变换出各种颜色,好像被染上了荧光一般。这种斑马鱼发出的荧光强度会随水中污染物毒素的浓度变化而变化,通过检测这些斑马鱼身上的荧光强度,就能快速判断水质的变化情况。

1976年,斑马鱼随苏联的“礼炮五号”进入太空,从此“一炮而红”。目前,斑马鱼已被国际标准化组织认可为5种鱼类实验动物之一,是继大鼠、小鼠等哺乳类动物后的第三大实验动物,更是目前唯一适用于高通量药物筛选的脊椎动物。

太空怎么“养鱼”

要真正实现太空“养鱼”并非易事。在太空微重力环境下,鱼缸的密闭处理非常重要,不然水会“飘走”,斑马鱼游动起来也会将水推开。此外,太空没有浮力,斑马鱼需要随时调整在水中的姿态,以适应微重力环境。

为此,科学家构建了一个以斑马鱼为研究对象的小型密闭生命生态系统。鱼类在这个生态系统中扮演消费者,藻类相当于生产者,微生物则充当分解者。鱼类、植物和微生物协同参与——藻类光合作用产生的氧气供斑马鱼呼吸,呼出的二氧化碳供藻类进行光合作用,产生的粪便则为藻类生长提供了养分,构成了一个自给自足的生态循环系统。

除了精心设计的“鱼缸”,斑马鱼吃的还是特制的“太空餐”。这是一种牙膏状的鱼食,通过注射器推进喂食。为了让斑马鱼在空间站更好地存活,航天员还要给斑马鱼提供氧气,为藻类提供营养液、照明,同时还要满足该系统pH值、溶氧、温度、电导率等指标要求,并进行参数调节、鱼卵收集、废物处理等操作。

目前,中国“太空养鱼”项目进展顺利,各“鱼航员”状态良好。它们在微重力下表现出腹背颠倒游泳、旋转运动等定向行为异常现象。科学家后续还将利用返回的回收水样、鱼卵等样品,结合斑马鱼空间运动行为视频等,开展空间环境对脊椎动物生长发育与行为的影响研究,为空间密闭生态系统物质循环研究提供支撑。

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