太空养鱼！神舟十八号为何要带斑马鱼和金鱼藻“上天”？

4月25日晚8点59分，我国将发射神舟十八号载人飞船。记者从4月24日召开的神舟十八号载人飞行任务新闻发布会上了解到，本次神舟十八号将上行实验装置及相关样品，将实施国内首次在轨水生生态研究项目，以斑马鱼和金鱼藻为研究对象，在轨建立稳定运行的空间自循环水生生态系统，实现我国在太空培养脊椎动物的突破。

那么，斑马鱼和金鱼藻到底有什么特殊？为何能成为国内首次在轨水生生态研究的研究对象？

斑马鱼是理想的实验动物

“因为斑马鱼是现代生命科学、健康科学和环境科学等研究领域的重要模式动物。太空养鱼首选斑马鱼，这就是相当于动物界的小白鼠，是理想的研究样本。”4月24日发布会后，记者拨通了中国科学院水生生物所研究员王高鸿的电话，作为项目研发人员，王高鸿与团队正在忙着为今日斑马鱼和金鱼藻“上天”做着准备。

所谓“模式生物”，是指可被用于研究与揭示生命体某种具有普遍规律的生物现象的一类生物。简单来说，就是理想的实验动物。

图为斑马鱼（图源：中科院水生所微信公号）

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。

据介绍，斑马鱼比较小，通常只有3-4厘米；生命力旺盛，产卵量大，繁殖能力能达到每年6-7次，易于养殖，具备了太空研究样品的需求。且早期胚胎透明容易标记，易于观察及操作，受精后24小时主要的组织器官原基已形成，使得生物学家可以针对一对鱼产的众多子代开展不同的实验，还可以在显微镜下对实验胚胎进行详细追踪。

不仅如此，斑马鱼与人体的基因、生理特性都十分相似，其基因组和人类基因组的同源性高达87%，与哺乳类动物各功能机理高度相似，它们具有骨骼和肌肉，可以进行微重力对肌肉、骨骼系统影响的研究，是理想的脊椎动物研究样本，符合此次任务目标。

神舟十八号首次在太空养鱼，选择了斑马鱼和金鱼藻这个“黄金搭档”作为循环水生生态系统载体，主要还是考虑到斑马鱼作为继大、小鼠之后的全球第三大模式动物，经常被用来当作生命科学研究的样品。

记者了解到，在2012年前，国内对斑马鱼的研究却非常“小众”，只有少数实验室在开展相关研究。但是，为了生命科学研究，科学家们着手于建立斑马鱼“国家队”。

就在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资源库。目前，它已被国际学术界公认为全球三大斑马鱼资源库之一，产量占到全球3成。

目前全球范围内有超过1500个斑马鱼实验室，光我国就有300个以上的实验室利用斑马鱼开展相关科学研究。

金鱼藻和斑马鱼是“黄金搭档”

记者获悉，与斑马鱼“组团”上天的还有金鱼藻。金鱼藻有何特别之处？

金鱼藻是一种单性、雌雄同株或异株的植物，其生长不一定需要土壤，属多年生沉水草本植物，可全株沉于水中，这样适合在空间站生长。在水中，它一般呈螺旋状排列，主要作为水质净化剂、肥料和观赏之用。

图为金鱼藻（图源：国际在线）

不仅如此，金鱼藻在水生生态系统中还能吸收氮、磷等营养物质，有助于降低水体中的营养盐浓度，从而减轻水体富营养化问题，适合为斑马鱼提供生存环境。

此次研究，将在轨建立稳定运行的空间自循环水生生态系统。

但是，要真正实现在“太空养鱼”并非易事，首先重力如何解决就是一大难题。

参与项目研发的中科院上海技物所结构工程师田清介绍：“在太空微重力环境下，‘鱼缸’必须密闭处理，不然水会‘飘走’，斑马鱼游动起来也会将水推开。因为太空没有浮力，斑马鱼必须靠自己的适应能力，调节在水中的姿态，适应微重力环境。”

为此，在中国空间站的“问天”实验舱，科学家专门构建了以斑马鱼为研究对象的小型密闭生命生态系统。这个密闭的“水族箱”中约有1升多水、四五条斑马鱼，还有些藻类和微生物。其中鱼类是这个生态系统的“消费者”，藻类相当于“生产者”，微生物则充当“分解者”。

在这一过程中，斑马鱼呼出二氧化碳帮助金鱼藻进行光合作用，而金鱼藻则可产生氧供给斑马鱼，这对组合就构成了一个自给自足的生态循环系统。

这项研究科学意义何在？

据介绍，在轨水生生态系统的建立，不仅对于理解生物在微重力环境下的生长机理具有重要意义，而且对于未来长期载人航天任务中的生态循环和生命支持系统设计具有深远影响。通过这项研究，科学家们可以更深入地探索生物在太空中的适应性和生长规律，为未来建立更加完善的太空生态系统提供科学依据。