到底是什么样的神仙鱼,竟能乘坐神州十八号上天?

05-01 12:49

4月25日晚8点59分,中国发射了神舟18号载人飞船。记者从4月24日举行的神舟18号载人飞行任务新闻发布会上了解到,神舟18号将推出国内首个在轨水生生态研究项目,以斑马鱼和金鱼藻为研究对象,在轨道上建立稳定的运行空间自循环水生生态系统,实现中国在太空培养脊椎动物的突破。


那斑马鱼和金鱼藻到底有什么特别之处呢?为何能够成为我国第一个研究轨水生生态的对象?


斑马鱼是一种理想的实验动物。


“因为斑马鱼是现代生命科学、健康科学、环境科学等研究领域的重要模式动物。斑马鱼是太空养鱼的首选,相当于动物界的老鼠,是理想的研究样本。”4月24日发布会后,记者致电中国科学院水生生物研究所研究员王高鸿。作为项目研发人员,王高鸿和他的团队正忙着为今天的斑马鱼和金鱼藻做准备。


所谓“模式生物”,是指一种可以用来研究和揭示某些有机体基本规律的生物现象的生物。简单来说,就是理想的实验动物。


目前,斑马鱼已被国际标准化组织认可为五种鱼类实验动物之一,是继大鼠、小鼠等哺乳动物之后的第三大实验动物,也是目前唯一适合高通量药物筛选的脊椎动物。


据报道,斑马鱼比较小,一般只有3-4厘米;生命力强,卵量大,每年繁殖能力可达6-7次,易于繁殖,需要空间研究样品。此外,早期胚胎透明易于标记,易于观察和操作。主要组织器官原基在受精后24小时形成,促使生物学家对许多一对鱼生产的后代进行不同的实验,并在显微镜下详细跟踪实验胚胎。


不仅如此,斑马鱼的基因和生理特征与人体非常相似,其基因组和人体基因组的同源性高达87%,与哺乳动物的各种功能机制高度相似。它们具有骨骼和肌肉,可以研究微重力对肌肉和骨骼系统的影响。它们是理想的脊椎动物研究样本,符合这项任务的目标。


神舟18号第一次在太空养鱼,选择了斑马鱼和金鱼藻作为循环水生生态系统的媒介,主要考虑到斑马鱼是世界第三大模式动物,常被用作生命科学研究的样本。


记者了解到,2012年之前,国内对斑马鱼的研究非常“小众”,只有少数实验室正在进行相关研究。然而,为了生命科学研究,科学家们开始建立斑马鱼“国家队”。


2012年,国家斑马鱼资源中心正式落户武汉中科院水生生物研究所,成为中国唯一的斑马鱼数据库。目前已被国际学界公认为世界三大斑马鱼数据库之一,产量占全球30%。


现在全球有超过1500个斑马鱼实验室,光是我国就有超过300个实验室使用斑马鱼进行相关的科学研究。


金鱼藻和斑马鱼是“黄金搭档”


记者了解到,与斑马鱼“组队”上天的还有金鱼藻。金鱼藻有什么独特之处?


金鱼藻是一种单性植物,雌雄同株或异株。它的生长不一定需要土壤。它是一种多年生沉水草本植物,可以将整株植物沉入水中,适合在空间站生长。在水中,它通常呈螺旋状排列,主要用作水净化剂、肥料和欣赏。


不仅如此,金鱼藻还能吸收水生生态系统中的氮、磷等营养物质,有助于降低水中的营养盐含量,从而减少水中的营养问题,适合为斑马鱼提供生存条件。


本研究将在轨道上建立稳定的运行空间自循环水生生态系统。


但是,要真正实现“太空养鱼”并不容易,首先如何解决重力问题是个大问题。


参与项目研发的中国科学院上海技术研究所结构设计师田清表示:“在太空微重力环境下,‘鱼缸’必须关闭,否则水会‘飘走’,斑马鱼会在游动时推开水。因为太空没有浮力,斑马鱼必须依靠自己的适应能力来调整自己在水中的姿势,适应微重力环境。”


因此,在中国空间站的“问天”实验舱里,科学家们专门建立了一个以斑马鱼为研究对象的小而封闭的生命生态系统。这个封闭的“水族箱”大约有1升多水、45条斑马鱼、一些藻类和微生物。其中,鱼是这个生态系统的“客户”,藻类相当于“生产者”,而微生物则充当“分解者”。


在这个过程中,斑马鱼呼出二氧化碳,帮助金鱼藻光合作用,而金鱼藻可以产生氧气供应斑马鱼,这构成了一个自给自足的生态循环系统。


这个研究的科学意义是什么?


据报道,建立轨道水生生态系统不仅对理解微重力环境下生物的生长机制具有重要意义,而且对未来长期载人航天任务中的生态循环和生命支撑系统设计也有深远影响。通过这项研究,科学家可以更深入地探索太空中生物的适应性和生长规律,为未来建立更完善的太空生态系统提供科学依据。


原题:“到底是什么样的神仙鱼,居然可以乘坐神州十八号上天?”


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