2025年全國(guó)科技周特別企劃

以生命叩問蒼穹（二）——從神舟二十號(hào)回望航天史上的"動(dòng)物先驅(qū)"

天宮空間站時(shí)代

2022年底，隨著中國(guó)空間站的全面建成，我國(guó)正式擁有了一個(gè)功能完備的國(guó)家級(jí)太空實(shí)驗(yàn)室。這一里程碑式的成就，標(biāo)志著中國(guó)空間科學(xué)研究邁入新紀(jì)元。天宮空間站能夠提供長(zhǎng)達(dá)10年以上的穩(wěn)定在軌運(yùn)行，具備微重力、空間輻射等獨(dú)特的研究環(huán)境，并且支持航天員直接參與實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)樣品的在軌分析與返回、以及天地間高效的信息傳輸。這為系統(tǒng)性、系列化地開展空間動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，深入揭示空間環(huán)境對(duì)生命過程影響的規(guī)律和機(jī)制，奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

中國(guó)天宮空間站 | 圖源：中國(guó)載人航天工程辦公室

果蠅：太空中的“三代同堂”

2024年11月，天舟八號(hào)貨運(yùn)飛船將果蠅送入中國(guó)空間站。這是我國(guó)首次在中國(guó)空間站里建設(shè)果蠅培育平臺(tái)并開展科學(xué)研究，也是國(guó)際上第一次在空間站中設(shè)置空間亞磁環(huán)境并探索其生物學(xué)效應(yīng)。

果蠅這種不起眼的小生物與人類基因組相似度高達(dá)60%，其生活史短、易飼養(yǎng)、繁殖快、染色體少、突變型多、個(gè)體小，是生物學(xué)研究中最重要的模式生物之一 。

圖源：央視新聞

在為期40天的實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家們觀察到了許多有趣的現(xiàn)象：初入太空時(shí)，這些小家伙顯然不適應(yīng)微重力環(huán)境，出現(xiàn)了亂飛、彈射等異常行為；但幾天后，它們就學(xué)會(huì)了在培養(yǎng)管壁上爬行，展現(xiàn)出驚人的適應(yīng)能力。更令人驚喜的是，在這樣特殊的環(huán)境中，它們依然完成了交配、產(chǎn)卵的全過程，成功繁育出了三代同堂的果蠅家族，證明了生物在極端環(huán)境下的繁殖能力。而且與傳統(tǒng)混代培養(yǎng)不同，中國(guó)科學(xué)家首次實(shí)現(xiàn)太空傳代培養(yǎng)，清晰區(qū)分每一代的特性，這為研究太空環(huán)境對(duì)生物多代累積影響提供了寶貴數(shù)據(jù)。

斑馬魚：太空“泳”者

2024年4月，神舟十八號(hào)載人飛船將4條斑馬魚和它們的"室友"——4克金魚藻送入中國(guó)空間站。這是中國(guó)空間站第一次迎來(lái)水生動(dòng)物，也是我國(guó)首次在軌建立空間自循環(huán)水生生態(tài)系統(tǒng)。

斑馬魚因基因與人類基因相似度高且體形小、繁殖快、發(fā)育周期短，成為生命科學(xué)領(lǐng)域模式生物的后起之秀。在為期43天的實(shí)驗(yàn)中，這些太空“泳”者不僅成功適應(yīng)了太空環(huán)境，創(chuàng)造了在軌存活時(shí)間最長(zhǎng)的世界紀(jì)錄，還成功實(shí)現(xiàn)了太空在軌產(chǎn)卵。

在中國(guó)空間站開展的斑馬魚實(shí)驗(yàn)意義不止于解析太空環(huán)境對(duì)脊椎動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育與行為的影響，它還驗(yàn)證了太空密閉生態(tài)系統(tǒng)生命保障物質(zhì)循環(huán)的可行性。我們有理由暢想，將來(lái)在遙遠(yuǎn)的深空基地，人類將創(chuàng)制類似的生態(tài)系統(tǒng)，為人類長(zhǎng)期太空生活提供食物和氧氣，成為人類太空家園的重要組成部分。

空間站上密閉水生生態(tài)系統(tǒng)的示意圖 | 圖源：期刊《The Innovation》

線蟲：極限挑戰(zhàn)

2023年，中國(guó)空間站迎來(lái)了4個(gè)線蟲樣品盒，內(nèi)裝著野生型和10多種突變株的秀麗隱桿線蟲。這不是它們的首次太空之旅——早在神舟八號(hào)、十號(hào)和十五號(hào)任務(wù)時(shí)，這些微小生物就多次進(jìn)入太空。但這次任務(wù)尤為特殊：這是中國(guó)首次開展艙外輻射生物學(xué)暴露實(shí)驗(yàn)，這次“上天”的線蟲將在真空、極端溫度、強(qiáng)輻射的太空環(huán)境中生存5.5個(gè)月，這是以往實(shí)驗(yàn)從未嘗試過的極限挑戰(zhàn)。

線蟲實(shí)驗(yàn)單元 | 圖源網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán)聯(lián)系刪除

科學(xué)家選擇秀麗隱桿線蟲作為太空輻射研究的"極限挑戰(zhàn)者"，正是看中了它獨(dú)特的生物學(xué)優(yōu)勢(shì)。這種成體約1毫米的微小模式生物展現(xiàn)出驚人的輻射耐受性，能夠適應(yīng)不同劑量、多種類型的宇宙射線照射。此次突破性的艙外暴露實(shí)驗(yàn)，旨在揭示長(zhǎng)期太空輻射環(huán)境下生物體的損傷效應(yīng)與自我修復(fù)機(jī)制，同時(shí)篩選和驗(yàn)證能夠有效緩解輻射損傷的防護(hù)藥物。其最終目標(biāo)是為航天員構(gòu)建有效的輻射防護(hù)方案，為人類邁向更遙遠(yuǎn)太空奠定生物醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)。

在中國(guó)空間站的實(shí)驗(yàn)倉(cāng)里，每一個(gè)培養(yǎng)箱都可能藏著改變?nèi)祟愇磥?lái)的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。在這個(gè)宏大的太空探索故事中，每一個(gè)生命，無(wú)論大小，都在演繹著自己的太空傳奇。

撰稿：中國(guó)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物學(xué)會(huì)

審核：劉新民教授

來(lái)源: 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，人類健康的朋友