除了果蝇、涡虫 中国空间站还有哪些“动物航天员”

中(zhōng)国空间站已长期稳定在轨运行，为确保航天员的健康和安全，必须深入了解太空中辐射、微重力(wēizhònglì)、磁场等各种环境因素对人体生理健康的影响。由于(yóuyú)太空飞行(tàikōngfēixíng)中特殊(tèshū)的空间、载荷等限制条件，使用大型哺乳动物进行太空生物学效应的研究存在很大局限性，因此，一些特殊的“动物航天员”被选派入驻“天宫”，在空间生命科学研究中扮演着(bànyǎnzhe)重要角色。 今天，带你认识这些经精挑细选进入太空的“模式动物”（即由科学家们(men)选定供科学研究(kēxuéyánjiū)，以揭示(jiēshì)某些具有普遍规律的生命现象的生物）。 秀丽隐杆线虫是一种无毒无害、可以独立生存的线虫，个体小、结构简单、生长(shēngzhǎng)周期短(zhōuqīduǎn)、繁殖能力强，对于空间辐射和微重力的感知与人类及一些(yīxiē)哺乳动物在(zài)细胞水平上的影响相似，并且在空间环境中具有耐受性(nàishòuxìng)好、生保需求少、样品收集简单、易于观察等优点，因此易于空间搭载培养、便于进行遗传操作，可用于探索太空环境对机体的生长、发育、生殖、运动、衰老(shuāilǎo)等方面的影响与作用机制。 在神舟十五号任务期间，科研人员利用问天实验舱生命生态实验柜的小型通用培养(péiyǎng)实验模块开展了(le)线虫实验，实验项目为“空间辐射计量及生物损伤评估技术”。通过微流控芯片流体(liútǐ)控制方式，对辐射环境下线虫个体的生长发育及组织器官损伤进行(jìnxíng)在轨自动化实时监测。 在(zài)神舟十六号任务期间(qījiān)，开展了两项线虫实验(shíyàn)。在“空间辐射暴露引起线虫发育过程DNA损伤修复及细胞凋亡影响研究”的实验项目中，特殊休眠状态的线虫被转至梦天实验舱舱外进行长期空间暴露，通过分析长期辐射暴露对线虫机能的影响，探寻长期在轨(guǐ)生物体对抗空间辐射损伤机制(jīzhì)。在 “空间辐射损伤评估科学与应用关键技术”的实验项目中，通过寻找空间辐射损伤评估和风险预警的生物标志物，构建空间辐射损伤评估模型，开展抗辐射药物筛选(shāixuǎn)与机理(jīlǐ)研究。 斑马鱼是一种小型的热带淡水鱼，体形小、繁殖(fánzhí)快、发育(fāyù)周期短，其基因组和人类基因组有高达(gāodá)80%以上的相似度，堪称“水中小白鼠”。 在神舟十八号任务期间，开展(kāizhǎn)了“空间先进水生生保系统关键技术研究”项目，由4条斑马鱼与4克金鱼藻组成的一个二元水生生态系统(shēngtàixìtǒng)入驻问天实验舱生命生态实验柜，这是 我国首次(shǒucì)在轨建立(jiànlì)空间自循环水生生态系统。 在为期43天的实验中，斑马鱼(bānmǎyú)在空间站成功繁殖产卵(chǎnluǎn)。通过天地对比发现，斑马鱼在轨出现背腹面颠倒游泳、旋转运动(yùndòng)(yùndòng)、转圈等空间运动行为异常现象。这项实验实现(shíxiàn)了中国在太空培养脊椎动物的突破，创造了 国际上空间水生生态系统在轨运行最长纪录。科研人员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，可开展空间环境对脊椎动物生长发育(shēngzhǎngfāyù)与行为的影响研究。 在神舟二十(èrshí)号任务期间，斑马鱼再上太空，这是国际首次利用(lìyòng)实施基因敲除的斑马鱼开展在轨实验。科研人员将利用3条常规野生型斑马鱼和3条已实施基因敲除的斑马鱼联合开展 “失重(shīzhòng)性骨丢失及心肌重塑的蛋白稳态(wěntài)调控机制研究”项目，研究微重力对高等脊椎动物蛋白稳态的影响，明确蛋白稳态对失重造成的骨量下降和心血管功能紊乱的调控作用，探寻未来(wèilái)人类长期飞行任务中相关防护(fánghù)方法。 果蝇体型小，饲养简单，对环境和(hé)资源载荷需求低；繁殖和成熟速度快，在(zài)有限的资源下(xià)可实现太空飞行中(zhōng)的多代快速研究，保证了生物学研究分析(fēnxī)的有效性、连续性、可重复性和广泛性。此外，作为成熟的模式生物，已在地面研究中积累了丰富的数据和方法，可直接应用于空间实验。更重要(zhòngyào)的是，果蝇与哺乳动物基因同源性(tóngyuánxìng)高，生理功能保守，其研究成果对揭示人类疾病机理及开发治疗方法具有重要参考价值。 在神舟十九号任务期间，科研人员开展了“空间亚磁-微重力(wēizhònglì)复合环境的生物学效应(xiàoyìng)研究”项目，这是 国际(guójì)上首次在空间站中设置(shèzhì)空间亚磁环境并探索其生物学效应。果蝇于2024年(nián)11月通过天舟八号货运飞船进入中国空间站，在严格控制的温湿度、光照及气体循环条件下，成功在微重力环境中繁育了三代。 科研人员(kēyánrényuán)获取了超过4TB的(de)行为数据，观察到果蝇在微重力下的特殊行为模式，例如漂浮、翻跟头，以及交配成功率(chénggōnglǜ)较地面显著降低。实验发现，果蝇在缺乏重力场和磁场的复合环境中仍能完成(wánchéng)生长发育和繁殖行为，揭示了生物在极端(jíduān)太空环境中的适应潜力。科研人员利用返回的果蝇开展(kāizhǎn)基因测序，分析空间环境对基因表达、神经行为及生理功能的影响。 涡虫是(shì)一种拥有强大再生能力的(de)(de)扁形动物，其(qí)生命(shēngmìng)历程已经超过5.2亿年，是生物学研究中常用的动物实验材料之一。涡虫的组织修复能力十分惊人，即使断成两截，两边仍可再生出新的肌肉、皮肤、肠道，甚至完整的大脑，且与人类基因组的相似度高达70%以上，研究涡虫对研究人类细胞克服老化、延缓衰老等具有重要意义。 科研人员把从不同涡虫(wōchóng)上切割下的48段分别装入涡虫芯片(xīnpiàn)实验盒并放入培养池，安放在恒温箱中，随神舟二十号载人飞船进入太空。在任务期间，将开展(kāizhǎn) “空间微重力和辐射环境对涡虫再生的影响及作用机制探索”项目，这是(zhèshì)国内首次开展的涡虫空间再生实验，将研究空间环境对涡虫再生形态发生、生理行为的具体影响，探寻空间复合环境影响修复(xiūfù)再生的可能分子机制，从个体水平进一步认识(rènshí)再生基本机制，为未来(wèilái)太空医学的发展(fāzhǎn)以及研究人类细胞老化和创伤修复提供关键技术支持。 未来，中国空间站还将开展更复杂的多(duō)物种生态系统研究(yánjiū)，既能服务于太空(tàikōng)探索，为解决航天员在太空中面临的问题(wèntí)和发展对抗策略提供理论基础，也将为地面人类健康问题研究提供新途径。（微信公众号“中国载人航天”）