2024年10月22日，水生所研究員王高鴻正在觀察“太空魚缸”（備份件）的運行情況。神舟十八號任務(wù)期間，由4尾斑馬魚與4克金魚藻組成的小型受控生命保障系統(tǒng)，實現(xiàn)了中國在太空培養(yǎng)脊椎動物的突破。

圖/湖北日報全媒記者 任勇 文/湖北日報全媒記者 文俊 通訊員 孫慧 潘魯湲 李玲璐

11月4日，神舟十八號航天員乘組返回地球，一起回家的，還有國內(nèi)首次在軌水生生態(tài)研究項目——“太空養(yǎng)魚”的回收水樣樣本。當日上午10時，科研人員在北京空間應(yīng)用中心取到樣本后，乘坐高鐵將其運回中國科學(xué)院水生生物研究所（以下簡稱“水生所”）。

2024年9月26日，在水生所國家斑馬魚資源中心魚房，國家斑馬魚資源中心主任孫永華研究員。

4尾小魚“飛天”

今年4月25日，來自武漢的4尾斑馬魚“乘坐”神舟十八號一飛沖天，隨航天員一同入駐中國空間站，成為承載實驗重任的“魚航員”。半年多來，神舟十八號任務(wù)期間，這一由4尾斑馬魚與4克金魚藻組成的二元密閉生態(tài)系統(tǒng)，實現(xiàn)中國在太空培養(yǎng)脊椎動物的突破。

2024年11月3日，水生所國家斑馬魚資源中心培育的一尾TU品系野生型斑馬魚。

斑馬魚是一種常見的觀賞魚，它們體長約3-5厘米，因身體兩側(cè)從頭至尾布滿多條藍色條紋而得名。它們活潑好動，成群結(jié)隊游動時，猶如奔馳的斑馬群。

2024年9月23日，在水生所國家斑馬魚資源中心實驗室，斑馬魚的血管分布情況在熒光顯微鏡下清晰可見。（顯微攝影）

為何選擇斑馬魚上太空？科研人員稱，斑馬魚與人類基因組相似度高達87%，被稱為“模式生物”（用于研究和揭示普遍生物學(xué)規(guī)律的生物物種），對于探索生命科學(xué)、理解人類疾病的致病機理和研發(fā)新型藥物都意義重大。

2024年11月4日晚，水生所博士生張憲園觀察回收水樣樣本，并將其儲存于超低溫保存箱中。當日凌晨1時24分，“太空養(yǎng)魚”的回收樣本隨神舟十八號載人飛船返回艙順利返回地球。

2010年，在“第一屆全國斑馬魚研討會”上，朱作言院士、孟安明院士等40多位研究學(xué)者一致呼吁，盡快建立國家級的斑馬魚資源中心。2012年10月，國家斑馬魚資源中心在水生所正式成立。目前，這里已成為國際學(xué)術(shù)界公認的，與位于美國的國際斑馬魚資源中心和位于德國的歐洲斑馬魚資源中心并列的全球三大斑馬魚資源庫之一。

2024年10月22日，水生所研究員王高鴻正在觀察金魚藻樣本的生長情況。

近兩年，國家斑馬魚資源中心的科技支撐能力躍居全球首位，有力支撐了我國成為科研體量全球首位的斑馬魚研究大國。據(jù)統(tǒng)計，我國現(xiàn)有500多個實驗室利用斑馬魚開展科研工作。

2024年9月26日，水生所國家斑馬魚資源中心科研助理陳家樂在超低溫保藏室對斑馬魚凍存精子進行取樣。

跨越半個世紀的科研“長征”

水生所是我國淡水魚類生物學(xué)研究的權(quán)威機構(gòu)，在這里誕生了世界首例轉(zhuǎn)基因魚和體細胞克隆魚。

按照國家的長期航天規(guī)劃，我國還將建立地外星球基地，如月球基地。要實現(xiàn)長期的載人航天活動就需要有受控生態(tài)生命支持系統(tǒng)（CELSS）的技術(shù)支撐。此時，水生生物的機會就來了。譬如，藻類就可以像植物一樣進行光合作用，與航天員組成一個互補的氣體交換系統(tǒng)。養(yǎng)殖魚類則為航天員提供鮮活的動物性營養(yǎng)。

2024年9月26日，水生所國家斑馬魚資源中心主任孫永華研究員在魚房內(nèi)觀察斑馬魚樣本。

水生所很早就參與了我國的CELSS研究。1968年，水生所就試驗利用小球藻產(chǎn)氧氣供海軍在潛艇中呼吸。此后，在劉永定研究員帶領(lǐng)下，水生所取得了一系列的階段性研究成果，包括聯(lián)合中國科學(xué)院8個單位研制了通用生物培養(yǎng)箱，完成了包括高等植物幼苗、藻類、小型動物、微生物、藻類與水生動物在內(nèi)的多次空間飛行實驗。

11月4日下午6時許，湖北日報全媒記者在水生所實驗室看到，返回的樣本已儲存于超低溫保存箱中，后續(xù)將進行相關(guān)研究。

2024年9月26日，在水生所國家斑馬魚資源中心實驗室，發(fā)育48小時后的斑馬魚胚胎。（顯微攝影）

據(jù)介紹，與斑馬魚一同進入太空的金魚藻屬于多年生沉水植物，主要作為水質(zhì)凈化、肥料和觀賞之用。水生所趙進東院士和李濤研究員等科研人員近年來陸續(xù)進行了水生植物種質(zhì)資源保藏、水生植物基因組學(xué)等研究工作，為此次空間實驗提供了遺傳背景清晰的無菌純系金魚藻。

2024年7月29日，在水生所國家斑馬魚資源中心實驗室，科研人員切下麻醉后的斑馬魚尾鰭，開展分子生物學(xué)研究以進行親子鑒定。

為未來人類長期在軌和深空探測提供科學(xué)支撐

水生所研究員王高鴻介紹，和人類一樣，魚類在太空環(huán)境中生存也面臨著適應(yīng)性問題?？蒲腥藛T通力協(xié)作，打造了一套周密的生態(tài)系統(tǒng)，金魚藻通過光合作用產(chǎn)生氧氣供給魚呼吸，魚的排泄物又給金魚藻提供營養(yǎng)物質(zhì)，它們相互之間既是生產(chǎn)者又是消費者，組成一個看起來很小很簡單，但實際上內(nèi)部復(fù)雜的科學(xué)實驗體系。在飲食方面，專門設(shè)計了魚食，用注射器推進“魚缸”。

在空間站，航天員成功開展了水樣樣品采集和魚食盒更換操作，發(fā)現(xiàn)了斑馬魚在微重力環(huán)境下表現(xiàn)出腹背顛倒游泳、旋轉(zhuǎn)運動、轉(zhuǎn)圈等定向行為異常現(xiàn)象。

斑馬魚的性成熟周期為3個月，全年都可繁殖，一對健康的斑馬魚產(chǎn)卵量可高達一次300枚以上。未來，科學(xué)家們還將探索，如何在太空讓斑馬魚繁殖下一代。

2024年7月29日，水生所國家斑馬魚資源中心科研助理阮穩(wěn)在魚房內(nèi)給斑馬魚投喂活餌料。

水生所國家斑馬魚資源中心主任孫永華研究員介紹，在此之前，中國空間站已經(jīng)實現(xiàn)了植物的全生命周期培養(yǎng)，這一次斑馬魚上天是首次在中國空間站實現(xiàn)了脊椎動物的長時間培養(yǎng)，為我國今后在太空開展水生生物和生命醫(yī)學(xué)的研究，未來帶更多的脊椎動物上天奠定了很好的科學(xué)基礎(chǔ)。

后續(xù)，水生所將利用返回的回收水樣、魚卵等樣品，結(jié)合斑馬魚空間運動行為視頻等，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，為未來人類長期在軌和深空探測提供科學(xué)支撐。