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星辰大海上新 太空养鱼成真

2024-07-05 11:33:14 来源于:湖北日报

图为斑马鱼。(中国科学院水生所供图)

湖北日报全媒记者 文俊 通讯员 孙慧 实习生 廖美琪 肖洪米

今年4月25日,随着神舟十八号首次携带在轨水生生态研究项目成功升空,来自武汉的4条斑马鱼“一飞冲天”,成为举世瞩目的“鱼航员”。

7月1日,中国科学院水生生物研究所(简称“水生所”)的科研人员告诉湖北日报全媒记者,空间实验期间,斑马鱼的状态良好,4条斑马鱼和4克金鱼藻组成小型水生生态系统,太空养鱼顺利实现。

神奇拍档

斑马鱼与金鱼藻

斑马鱼,因全身布满多条深蓝色条纹似斑马而得名,它的成鱼体长3至4厘米,幼鱼体长只有1至2毫米。这种看似不起眼的生物,却是撬动许多学科发展的基础——其基因和人类基因相似度超过70%,因此被应用在生命科学、健康科学和环境科学等领域的研究中。

在水族爱好者眼中,斑马鱼是新手入门最好养活的鱼之一,生命力旺盛、繁殖能力强。

航天员进入太空,科研任务众多,实验用鱼必须皮实好养。同时,中国空间站内寸土寸金,斑马鱼的体型娇小,通常也更符合环境要求。

位于水生所的国家斑马鱼资源中心,是全球三大斑马鱼资源库之一,在其支撑和推动下,我国成为全球第一大斑马鱼研究产出大国。

水生所赵爱文博士介绍,斑马鱼在空间水生生态系统中能够存活的关键,是系统中选择了光合放氧能力强大的水生植物——金鱼藻。

金鱼藻是多年生沉水植物,在我国分布广泛,光合作用活性高,可以在系统中持续为斑马鱼提供足够的氧气;空间适应能力强,尤其是它可以无根形式生存,在风浪中对垂直方向的颠倒比较适应,恰好可以适应微重力的太空环境;具有强大的水体净化能力,可以对斑马鱼排放的废物进行吸收、分解和转化,防止水质恶化;自然环境的金鱼藻为鱼类及底栖动物等水生动物提供绝佳的育儿和庇护场所,因此与鱼类之间的生物相容性很好。有了金鱼藻这些超强能力的加持,斑马鱼在狭小的太空培养环境里依然活力满满。

实现突破

太空培育脊椎动物

在中国空间站的小型受控生命生态实验模块中,4条斑马鱼、4克金鱼藻,加上1升多的水,在太空组成了一套生态自循环系统。金鱼藻能在封闭系统中,为斑马鱼提供氧气、净化水质;斑马鱼呼出来的二氧化碳,又供金鱼藻进行光合作用,排泄出的粪便为金鱼藻提供营养供给,这样就形成了一套水生生态系统。该系统由中国科学院水生所联合上海技物所共同研制,实现了我国在太空培育脊椎动物的突破。

科学研究需要接续传承,一代代科研工作者必须“接力跑”,才能攀登高峰、实现突破。

据介绍,水生所研究空间水生生态系统起源于我国著名藻类学家、中国科学院院士黎尚豪早年开创的海军水生封闭系统的研究,后来在藻类学家刘永定研究员带领下,继续开展空间水生封闭系统的研究。

赵进东院士、李涛研究员团队近年来陆续进行了水生植物种质资源保藏、水生植物基因组学、藻际微生物宏基因组学、藻类分子生物学等研究工作,为此次空间实验提供了遗传背景清晰的无菌纯系金鱼藻。

本次空间实验在藻类生物学专家王高鸿研究员、国家斑马鱼资源中心主任孙永华研究员、鱼类生理生态学专家刘昊昆副研究员等科研人员的协作下,实现我国空间站上首次培养脊椎动物,也为后续利用更多水生生物开展系统的空间生物学理论研究和空间水产开发建立了一个重要研究平台。

据悉,这4条斑马鱼已经在太空顺利繁衍后代,通过精心设计的自动收集装置,它们产下的卵都被收集保存。科学家将利用返回的回收水样、鱼卵等样品,结合斑马鱼空间运动行为视频等,开展空间环境对脊椎动物生长发育与行为的影响研究,同时为空间密闭生态系统物质循环研究提供支撑。