2025年全國科技周特別企劃

以生命叩問蒼穹（二）——從神舟二十號回望航天史上的"動物先驅(qū)"

天宮空間站時代

2022年底，隨著中國空間站的全面建成，我國正式擁有了一個功能完備的國家級太空實驗室。這一里程碑式的成就，標志著中國空間科學研究邁入新紀元。天宮空間站能夠提供長達10年以上的穩(wěn)定在軌運行，具備微重力、空間輻射等獨特的研究環(huán)境，并且支持航天員直接參與實驗操作、實驗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物實驗，深入揭示空間環(huán)境對生命過程影響的規(guī)律和機制，奠定了堅實的基礎。

中國天宮空間站 | 圖源：中國載人航天工程辦公室

果蠅：太空中的“三代同堂”

2024年11月，天舟八號貨運飛船將果蠅送入中國空間站。這是我國首次在中國空間站里建設果蠅培育平臺并開展科學研究，也是國際上第一次在空間站中設置空間亞磁環(huán)境并探索其生物學效應。

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

圖源：央視新聞

在為期40天的實驗中，科學家們觀察到了許多有趣的現(xiàn)象：初入太空時，這些小家伙顯然不適應微重力環(huán)境，出現(xiàn)了亂飛、彈射等異常行為；但幾天后，它們就學會了在培養(yǎng)管壁上爬行，展現(xiàn)出驚人的適應能力。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，中國科學家首次實現(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克金魚藻送入中國空間站。這是中國空間站第一次迎來水生動物，也是我國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，成為生命科學領域模式生物的后起之秀。在為期43天的實驗中，這些太空“泳”者不僅成功適應了太空環(huán)境，創(chuàng)造了在軌存活時間最長的世界紀錄，還成功實現(xiàn)了太空在軌產(chǎn)卵。

在中國空間站開展的斑馬魚實驗意義不止于解析太空環(huán)境對脊椎動物生長發(fā)育與行為的影響，它還驗證了太空密閉生態(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，將來在遙遠的深空基地，人類將創(chuàng)制類似的生態(tài)系統(tǒng)，為人類長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，中國空間站迎來了4個線蟲樣品盒，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、十號和十五號任務時，這些微小生物就多次進入太空。但這次任務尤為特殊：這是中國首次開展艙外輻射生物學暴露實驗，這次“上天”的線蟲將在真空、極端溫度、強輻射的太空環(huán)境中生存5.5個月，這是以往實驗從未嘗試過的極限挑戰(zhàn)。

線蟲實驗單元 | 圖源網(wǎng)絡 如有侵權聯(lián)系刪除

科學家選擇秀麗隱桿線蟲作為太空輻射研究的"極限挑戰(zhàn)者"，正是看中了它獨特的生物學優(yōu)勢。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驗，旨在揭示長期太空輻射環(huán)境下生物體的損傷效應與自我修復機制，同時篩選和驗證能夠有效緩解輻射損傷的防護藥物。其最終目標是為航天員構建有效的輻射防護方案，為人類邁向更遙遠太空奠定生物醫(yī)學基礎。

在中國空間站的實驗倉里，每一個培養(yǎng)箱都可能藏著改變?nèi)祟愇磥淼目茖W發(fā)現(xiàn)。在這個宏大的太空探索故事中，每一個生命，無論大小，都在演繹著自己的太空傳奇。

撰稿：中國實驗動物學會

審核：劉新民教授