中國空間站已長期穩(wěn)定在軌運(yùn)行，為確保航天員的健康和安全，必須深入了解太空中輻射、微重力、磁場等各種環(huán)境因素對人體生理健康的影響。由于太空飛行中特殊的空間、載荷等限制條件，使用大型哺乳動物進(jìn)行太空生物學(xué)效應(yīng)的研究存在很大局限性，因此，一些特殊的“動物航天員”被選派入駐“天宮”，在空間生命科學(xué)研究中扮演著重要角色。

本文將帶你認(rèn)識這些經(jīng)精挑細(xì)選進(jìn)入太空的“模式動物”（即由科學(xué)家們選定供科學(xué)研究，以揭示某些具有普遍規(guī)律的生命現(xiàn)象的生物）。

秀麗隱桿線蟲

選拔標(biāo)準(zhǔn)

秀麗隱桿線蟲是一種無毒無害、可以獨(dú)立生存的線蟲，個(gè)體小、結(jié)構(gòu)簡單、生長周期短、繁殖能力強(qiáng)，對于空間輻射和微重力的感知與人類及一些哺乳動物在細(xì)胞水平上的影響相似，并且在空間環(huán)境中具有耐受性好、生保需求少、樣品收集簡單、易于觀察等優(yōu)點(diǎn)，因此易于空間搭載培養(yǎng)、便于進(jìn)行遺傳操作，可用于探索太空環(huán)境對機(jī)體的生長、發(fā)育、生殖、運(yùn)動、衰老等方面的影響與作用機(jī)制。

飛行履歷

在神舟十五號任務(wù)期間，科研人員利用問天實(shí)驗(yàn)艙生命生態(tài)實(shí)驗(yàn)柜的小型通用培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)?zāi)K開展了線蟲實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為“空間輻射計(jì)量及生物損傷評估技術(shù)”。通過微流控芯片流體控制方式，對輻射環(huán)境下線蟲個(gè)體的生長發(fā)育及組織器官損傷進(jìn)行在軌自動化實(shí)時(shí)監(jiān)測。

在神舟十六號任務(wù)期間，開展了兩項(xiàng)線蟲實(shí)驗(yàn)。在“空間輻射暴露引起線蟲發(fā)育過程DNA損傷修復(fù)及細(xì)胞凋亡影響研究”的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，特殊休眠狀態(tài)的線蟲被轉(zhuǎn)至夢天實(shí)驗(yàn)艙艙外進(jìn)行長期空間暴露，通過分析長期輻射暴露對線蟲機(jī)能的影響，探尋長期在軌生物體對抗空間輻射損傷機(jī)制。在“空間輻射損傷評估科學(xué)與應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)”的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，通過尋找空間輻射損傷評估和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警的生物標(biāo)志物，構(gòu)建空間輻射損傷評估模型，開展抗輻射藥物篩選與機(jī)理研究。

斑馬魚

選拔標(biāo)準(zhǔn)

斑馬魚是一種小型的熱帶淡水魚，體形小、繁殖快、發(fā)育周期短，其基因組和人類基因組有高達(dá)80%以上的相似度，堪稱“水中小白鼠”。

飛行履歷

在神舟十八號任務(wù)期間，開展了“空間先進(jìn)水生生保系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究”項(xiàng)目，由4條斑馬魚與4克金魚藻組成的一個(gè)二元水生生態(tài)系統(tǒng)入駐問天實(shí)驗(yàn)艙生命生態(tài)實(shí)驗(yàn)柜，這是我國首次在軌建立空間自循環(huán)水生生態(tài)系統(tǒng)。

在為期43天的實(shí)驗(yàn)中，斑馬魚在空間站成功繁殖產(chǎn)卵。通過天地對比發(fā)現(xiàn)，斑馬魚在軌出現(xiàn)背腹面顛倒游泳、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動、轉(zhuǎn)圈等空間運(yùn)動行為異常現(xiàn)象。這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了中國在太空培養(yǎng)脊椎動物的突破，創(chuàng)造了國際上空間水生生態(tài)系統(tǒng)在軌運(yùn)行最長紀(jì)錄。科研人員利用返回的回收水樣、魚卵等樣品，結(jié)合斑馬魚空間運(yùn)動行為視頻等，可開展空間環(huán)境對脊椎動物生長發(fā)育與行為的影響研究。

在神舟二十號任務(wù)期間，斑馬魚再上太空，這是國際首次利用實(shí)施基因敲除的斑馬魚開展在軌實(shí)驗(yàn)。科研人員將利用3條常規(guī)野生型斑馬魚和3條已實(shí)施基因敲除的斑馬魚聯(lián)合開展“失重性骨丟失及心肌重塑的蛋白穩(wěn)態(tài)調(diào)控機(jī)制研究”項(xiàng)目，研究微重力對高等脊椎動物蛋白穩(wěn)態(tài)的影響，明確蛋白穩(wěn)態(tài)對失重造成的骨量下降和心血管功能紊亂的調(diào)控作用，探尋未來人類長期飛行任務(wù)中相關(guān)防護(hù)方法。

果蠅

選拔標(biāo)準(zhǔn)

果蠅體型小，飼養(yǎng)簡單，對環(huán)境和資源載荷需求低；繁殖和成熟速度快，在有限的資源下可實(shí)現(xiàn)太空飛行中的多代快速研究，保證了生物學(xué)研究分析的有效性、連續(xù)性、可重復(fù)性和廣泛性。此外，作為成熟的模式生物，已在地面研究中積累了豐富的數(shù)據(jù)和方法，可直接應(yīng)用于空間實(shí)驗(yàn)。更重要的是，果蠅與哺乳動物基因同源性高，生理功能保守，其研究成果對揭示人類疾病機(jī)理及開發(fā)治療方法具有重要參考價(jià)值。

飛行履歷

在神舟十九號任務(wù)期間，科研人員開展了“空間亞磁-微重力復(fù)合環(huán)境的生物學(xué)效應(yīng)研究”項(xiàng)目，這是國際上首次在空間站中設(shè)置空間亞磁環(huán)境并探索其生物學(xué)效應(yīng)。果蠅于2024年11月通過天舟八號貨運(yùn)飛船進(jìn)入中國空間站，在嚴(yán)格控制的溫濕度、光照及氣體循環(huán)條件下，成功在微重力環(huán)境中繁育了三代。

科研人員獲取了超過4TB的行為數(shù)據(jù)，觀察到果蠅在微重力下的特殊行為模式，例如漂浮、翻跟頭，以及交配成功率較地面顯著降低。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，果蠅在缺乏重力場和磁場的復(fù)合環(huán)境中仍能完成生長發(fā)育和繁殖行為，揭示了生物在極端太空環(huán)境中的適應(yīng)潛力。科研人員利用返回的果蠅開展基因測序，分析空間環(huán)境對基因表達(dá)、神經(jīng)行為及生理功能的影響。

渦蟲

選拔標(biāo)準(zhǔn)

渦蟲是一種擁有強(qiáng)大再生能力的扁形動物，其生命歷程已經(jīng)超過5.2億年，是生物學(xué)研究中常用的動物實(shí)驗(yàn)材料之一。渦蟲的組織修復(fù)能力十分驚人，即使斷成兩截，兩邊仍可再生出新的肌肉、皮膚、腸道，甚至完整的大腦，且與人類基因組的相似度高達(dá)70%以上，研究渦蟲對研究人類細(xì)胞克服老化、延緩衰老等具有重要意義。

飛行履歷

科研人員把從不同渦蟲上切割下的48段分別裝入渦蟲芯片實(shí)驗(yàn)盒并放入培養(yǎng)池，安放在恒溫箱中，隨神舟二十號載人飛船進(jìn)入太空。在任務(wù)期間，將開展“空間微重力和輻射環(huán)境對渦蟲再生的影響及作用機(jī)制探索”項(xiàng)目，這是國內(nèi)首次開展的渦蟲空間再生實(shí)驗(yàn)，將研究空間環(huán)境對渦蟲再生形態(tài)發(fā)生、生理行為的具體影響，探尋空間復(fù)合環(huán)境影響修復(fù)再生的可能分子機(jī)制，從個(gè)體水平進(jìn)一步認(rèn)識再生基本機(jī)制，為未來太空醫(yī)學(xué)的發(fā)展以及研究人類細(xì)胞老化和創(chuàng)傷修復(fù)提供關(guān)鍵技術(shù)支持。

未來，中國空間站還將開展更復(fù)雜的多物種生態(tài)系統(tǒng)研究，既能服務(wù)于太空探索，為解決航天員在太空中面臨的問題和發(fā)展對抗策略提供理論基礎(chǔ)，也將為地面人類健康問題研究提供新途徑。

本文轉(zhuǎn)載自公眾微信號：中國載人航天

訂購

風(fēng)上風(fēng)云｜云端故事