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為何“問天實驗艙”帶斑馬魚上太空做實驗？原因找到了！
發(fā)布時間：2022-7-26
7月24日14時22分，中國天宮空間站實驗艙“問天"成功在文昌航天發(fā)射場升空，準確進入預定軌道。
“問天"已奔“天宮"，讓越來越多的人對“耕漁太空（在太空種糧食、養(yǎng)魚蝦）"滿懷憧憬。此次問天實驗艙以生命科學和生物技術研究為主，生命生態(tài)實驗柜以多種類型的生物個體為實驗樣品，開展斑馬魚、擬南芥、線蟲、果蠅等動植物的空間生長實驗。
為何問天實驗艙會選擇帶斑馬魚上太空?如何實現(xiàn)太空養(yǎng)魚？太空輻射會使細胞變異嗎？斑馬魚又如何為人類太空飛行提供健康保障？……今天，我們來一一揭秘！
為何選擇帶“斑馬魚"上太空？
斑馬魚上太空的歷史，可以追溯到1976年跟著前蘇聯(lián)的“禮炮五號"空間站上太空。2012年7月20日，日本空間局（JAXA）也曾將一個水族箱（又稱為“水生生物棲息地（Aquatic Habitat，AQH）"）送上了國際空間站，通過這個設施來研究微重力對海洋生物的影響。
日本航天局JAXA在國際空間站上研究魚類的水生棲息地（AQH）（圖片來源：NASA）
斑馬魚，作為與人類基因同源性高達87%的三大模式生物之一，其生理、發(fā)育和代謝與哺乳類動物高度相似，能可靠模擬和預測人類生理、病理過程，在生命科學、醫(yī)學、環(huán)境監(jiān)測、藥物研發(fā)、保健食品開發(fā)、化妝品和食品安全評價等諸多領域中被廣泛應用。
目前，太空中的高輻射環(huán)境可能對人類健康產(chǎn)生一系列不利影響，包括肌肉weisuo、骨質(zhì)流失和視力模糊。而且，長期待在太空，宇航員可能會面臨腸道微生物組異動、蟄伏狀態(tài)的病毒被重新激活、白血病和線粒體紊亂的危險，但經(jīng)過對斑馬魚的全新研究顯示，誘導冬眠可能有助于減低這些風險，并有助于更好地解決失明、理解睡眠和修復受損的心臟等諸多問題。
“斑馬魚-水草-微生物"小型受控生命生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建（地面模擬實驗）
斑馬魚為太空飛行提供健康保障
據(jù) The Fish Site 2021年6月5日報道，貝爾法斯物nvwang大學正在進行一個新項目，旨在通過研究斑馬魚的“冬眠"行為開發(fā)出人類在太空旅行的保護措施。
科學家們讓一組斑馬魚處于麻醉狀態(tài)，另一組作為比對組，兩組都承受了人類在前往火星六個月旅程中可能遭受的輻射。然后，他們使用染色體分析來研究兩組斑馬魚的基因表現(xiàn)。
科學家們在普通斑馬魚身上觀察到了氧化應激、DNA損傷、應激激素信號以及細胞分裂周期的變化。然而，科學家們發(fā)現(xiàn)，在冬眠的斑馬魚中，誘導冬眠所引起的較低代謝活動通過減少氧化應激和增加對錯誤折疊蛋白質(zhì)的檢測和清除，提高了對輻射的保護作用。
研究結(jié)果顯示，當斑馬魚處于誘導的冬眠狀態(tài)時，新陳代謝和細胞中氧濃度的降低導致更少的氧化應激，從而增強了對輻射的抵抗力。這些發(fā)現(xiàn)揭示了代謝率降低能如何保護人類免受輻射，以及如何幫助人類實現(xiàn)類似的冬眠，以此來減輕他們在目前太空飛行中所面臨的損害。
太空養(yǎng)魚，斑馬魚的“實力秀"
耕漁太空，實驗先行！在空間站開展生命科學研究，對實驗環(huán)境的溫度、濕度、光照、液體及氣體組分等都有嚴格的要求。
在問天實驗艙，科學家構(gòu)建了以斑馬魚為研究對象的小型密閉生命生態(tài)系統(tǒng)。這是個密閉的“水族箱"，其中約有1升多水，四五條斑馬魚，還有些藻類和微生物。其中魚類是這個生態(tài)系統(tǒng)的“消費者"，藻類相當于“生產(chǎn)者"，微生物則充當“分解者"。
為保障系統(tǒng)穩(wěn)定運行，必須為魚類喂食、供氧，為藻類提供營養(yǎng)液、照明，同時滿足該系統(tǒng)pH值、溶氧、溫度、電導率等指標要求，并能進行參數(shù)調(diào)節(jié)、魚卵收集、廢物處理等操作，從而實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部物質(zhì)和能量的自主平衡及穩(wěn)定運行。
據(jù)介紹，這套“天上養(yǎng)魚"系統(tǒng)是個密閉的自動化系統(tǒng)，它能監(jiān)測和控制系統(tǒng)環(huán)境參數(shù)并傳輸實時數(shù)據(jù)、圖像等。在太空微重力環(huán)境下，魚缸必須密閉處理，不然水會飄走，斑馬魚游動起來也會將水推開。而且，太空沒有浮力，魚在該系統(tǒng)游的時候什么花樣都可能出現(xiàn)。斑馬魚必須靠自己的適應能力，調(diào)節(jié)在水中的姿態(tài)，適應微重力環(huán)境。
環(huán)特生物，作為國內(nèi)斑馬魚技術應用的從業(yè)者，十年如一日，以斑馬魚技術為核心，深度挖掘、創(chuàng)新斑馬魚技術的應用場景，將斑馬魚生物評價技術和基因編輯技術“產(chǎn)學研用"一體化，并成功應用于藥物、保健食品、化妝品、食品的配方研發(fā)、原料篩選、生產(chǎn)質(zhì)控、營銷背書、新品備案及斑馬魚實驗室的建設運營等。
未來，環(huán)特生物將攜手更多的化妝品、保健/功能性食品企業(yè)及藥企，持續(xù)進行斑馬魚基因編輯與生物評價技術迭代與創(chuàng)新，以好技術見證好品質(zhì)，以科學助力健康美麗產(chǎn)業(yè)發(fā)展！