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神十八航天員将在太空養魚,為何選斑馬魚和金魚藻,有什麼作用?

作者:一點曆史知識

種菜、種稻子已經滿足不了咱們航天員的科研需求了,神舟十八号将首次在太空養魚。

選擇了斑馬魚和金魚藻這個“黃金搭檔”作為循環水生生态系統載體,主要還是考慮到斑馬魚作為繼大小鼠之後的全球第三大模式動物,與人類基因同源性高達 87%,與哺乳類動物各功能機理高度相似,是理想的脊椎動物研究樣本。

神十八航天員将在太空養魚,為何選斑馬魚和金魚藻,有什麼作用?

我們知道,航天員在太空已經種植了水稻,小麥,生菜,矮杆蕃茄,拟南介等作物,實作了在軌種菜的夢想。但是要想在太空吃上肉,或者讓人類在太空繁衍,就要進行更深層次的研究和試驗。這也是我們“耕漁太空”夢想的組成部分。

神十八航天員将在太空養魚,為何選斑馬魚和金魚藻,有什麼作用?

是以,在中國空間站的問天試驗艙中,就有很多生命科學和生物技術研究的實驗項目,比如開展斑馬魚、拟南芥、線蟲、果蠅等動植物的空間生長實驗。

其中,“太空養魚”養的就是斑馬魚,因為該魚與人體的基因、生理特性都十分相似,本來就是“全球第三大模式動物”經常被用來當作生命科學研究的樣品。

神十八航天員将在太空養魚,為何選斑馬魚和金魚藻,有什麼作用?

并且将斑馬魚作為基因編輯模型很理想,因為其産卵量大,獲得大量胚胎的成本低,魚胚胎透明容易标記,篩選效率高等。

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

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而要想在太空養魚,就必須要具備自給自足的環境,是以用“斑馬魚+金魚藻”組建密閉空間實作自循環系統都顯得尤為關鍵。

這樣可以利用藻類的進行光合作用産生的氧氣給斑馬魚呼吸,而後者則呼出二氧化碳給藻類進行光合作用,兩者生态依賴很高,于是形成了“黃金搭檔”。

是以選擇斑馬魚作為樣本,使得我們更容易在成本較低、周期較短的情況下實作實驗目标。

神十八航天員将在太空養魚,為何選斑馬魚和金魚藻,有什麼作用?

在問天實驗艙,科學家搭建了一個小型密閉的生命生态系統,主要研究對象是斑馬魚。這個“水族箱”封閉的,裡面有1升多的水,幾條斑馬魚,以及一些藻類和微生物。在這個生态系統中,魚類被視為“消費者”,藻類就是“生産者”,而微生物則是“分解者”。一個完整的水生态循環系統就建成了!

神十八航天員将在太空養魚,為何選斑馬魚和金魚藻,有什麼作用?

其實,斑馬魚上太空曆史很悠久,1976年就曾經到訪過前蘇聯的“禮炮五号”空間站,而在2012年,日本空間局也造了一個水族箱送上了國際空間站。不過他們隻是研究魚類本身,我們則是放大到人體太空健康和脊椎動物研究層面。

與小白鼠相比,斑馬魚繁殖力強、發育迅速、胚胎透明、體外受精、體外發育等生物學特征,更加便于科學研究。但在2012年前,國内對斑馬魚的研究卻非常“小衆”,隻有少數實驗室在開展相關研究。

神十八航天員将在太空養魚,為何選斑馬魚和金魚藻,有什麼作用?

但是為了生命科學研究,科學家們已經着手于建立自己的“斑馬魚國家隊”。中國的國家斑馬魚資源中心也成為公認的國際三大斑馬魚資源庫之一,産量占到全球3成。

2014年,大陸開啟了太空養魚項目。中科院上海技物所空間生命科學儀器研制團隊承擔了研發任務。為了實作中科院武漢水生所譯出的養魚設想,科學家們想了很多辦法,光讓小魚接受膏狀食物就費了九牛二虎之力,加上藻類與魚類的供氧平衡更讓團隊焦頭爛額。好在8年時間裡因為團隊的努力,一切問題都迎刃而解。

神十八航天員将在太空養魚,為何選斑馬魚和金魚藻,有什麼作用?

2019年,太空魚缸在“問天艙”發射前地面模拟實驗全部合格,與生命生态、生物技術實驗櫃系統配合天衣無縫,才有今天神舟十八号航天員執行“太空養魚”的任務。

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