我们为什么要向太空发送这么多的鱼?

我们为什么要向太空发送这么多的鱼?

在萨莉·莱德成为第一位进入太空的美国女性的近十年前,两条不起眼的小鱼成为了第一条进入太空的鱼。1973 年,这些小鱼搭乘著名的阿波罗号载人航天舱之一进入太空,作为“天空实验室 3 号”的一部分,前往美国宇航局早期的空间站执行为期三个月的任务。三个星期以来,这些鱼在塑料袋水族箱里翻滚,由于缺乏地球引力而完全迷失了方向,直到它们终于恢复了方向,再次能够直线游动。

这两条斑马鱼(以及从天空实验室 3 号上的卵孵化出来的另外 48 条斑马鱼)是轨道鱼类的悠久历史中的第一批成员,它们教会了我们很多关于微重力如何影响生物的知识。近 50 年后,四条斑马鱼现在正在中国天宫空间站上游泳,适应它们奇怪的外太空环境——只不过现在它们不再是一个简单的塑料袋,而是生活在一个史无前例的自给自足的生态系统中。

四条斑马鱼在中国天宫空间站的水箱内游动。图片来源:中国国家航天局

上周,中国航天员报告称,4 月 25 日发射的斑马鱼和一些藻类目前都还活着,而且状况良好。这项实验旨在观察微重力将如何影响斑马鱼的生命周期以及它们在封闭环境中的其他自然循环。

微重力的影响远远超出了人类在太空中体验到的失重状态。它会导致我们几乎所有的身体功能发生变化,从骨骼到心脏和大脑。为了在太空中呆更长时间,比如执行火星长期任务,了解这些生物变化是绝对必要的。然而,人类很复杂,很难研究,尤其是如果你想追踪从出生开始的变化。这就是鱼的作用所在。

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斑马鱼是模式生物的一个很好的例子,这种物种已被广泛研究,以帮助我们了解生物学的某个方面,通常以我们无法在人类身上进行实验的方式。华盛顿大学发育生物学家 Aaron van Loon 解释说,尽管斑马鱼看起来与我们完全不同,但它们实际上“拥有许多相同的主要器官,而且它们的身体通常与我们的身体一样运作,在许多情况下甚至在细胞层面也是如此”。


斑马鱼体型小,易于饲养,而且在孵化前完全透明,科学家可以在它们发育过程中观察它们体内的情况。科学家还可以更轻松地操纵这些鱼的基因,从而实现“许多重要的实验,而这些实验在人类身上根本无法实现或不合伦理”,范·隆补充道。

在地球上,斑马鱼已用于众多医学实验,最终帮助人类,“从胚胎发育的内部运作,到感染期间免疫细胞的功能,甚至对遗传疾病的洞察,”范隆说。而在太空中,早在 20 世纪 70 年代,当它们搭乘俄罗斯礼炮 5 号空间站任务飞行时,人们就开始对它们进行研究。最近在 2015 年,国际空间站上的斑马鱼被用来研究微重力条件下肌肉如何萎缩。

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实验室显微镜下观察斑马鱼胚胎的不同发育阶段。图片来源:CHRISTOPHE ARCHAMBAULT/AFP via Getty Images CHRISTOPHE ARCHAMBAULT

许多其他鱼类——包括最早的木鱼——也曾飞向太空。

例如,体型稍大(当然,也更丑)的牡蛎蟾鱼在 20 世纪 90 年代末搭乘美国宇航局的哥伦比亚号航天飞机升空,以便科学家们观察它们的大脑在返回后如何重新适应地球重力。事实上,根据美国宇航局的年度报告,哥伦比亚号 STS-90 号飞船搭载了各种各样的生物,包括“68,000 条淡水剑尾鱼、5,000 只淡水蜗牛、2,000 条金鱼、1,000 只蟋蟀和 125 条咸水蟾鱼”。2010 年代,在国际空间站上,一群青鳉鱼被用来追踪骨密度损失,并观察太空中较高的辐射如何降解它们的 DNA。

牡蛎蟾鱼(Opsanus tau)就像航天飞机任务 STS-90 上的神经实验室有效载荷一样,被放置在空间站处理设施的储水箱中。每条鱼长 8 到 14 英寸。蟾鱼生活在河口环境中,原产于美国东北海岸地区。神经实验室任务期间的调查将重点关注微重力对神经系统的影响。这种鱼是观察前庭功能的绝佳模型,因为其内耳和中耳的结构与哺乳动物的前庭器官相似。图片来源:NASA

美国宇航局档案馆员朱莉·普拉米斯说,美国宇航局的档案还包含“几份关于使用水母、金鱼、孔雀鱼、火蜥蜴和蝾螈进行的研究的记录”,比如1994年在STS-65号航天飞机任务上对这些生物的平衡、空间意识和交配行为进行的研究。

与人类宇航员类似,鱼类进入太空时也经过精心挑选,而且它们总是怀着特定的使命。从木鱼到斑马鱼,我们的小水生朋友正带领我们安全勇敢地跨过最后的边界,它们完全知道如何在微重力环境下保证自己的安全和健康。

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