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湖北日报全媒体记者 文鑫
中国科学院水生生物研究所国家斑马鱼资源中心主任孙永华研究员在鱼室展示斑马鱼样本。 (湖北日报全媒体记者 任勇 摄)
浩瀚宇宙,我国空间生物学研究屡获突破
10月31日,中国神舟二十一号飞船成功发射。天宫一号与三名宇航员一起被安置在天宫一号上,中国将开展首次在轨啮齿类哺乳动物空间科学实验。
昨天,在中国科学院水生生物研究所,国家斑马鱼资源中心主任孙永华研究员接受本报记者采访时表示,这是我国生物学研究的又一重大突破。
浩瀚的宇宙一直是人类探索的科学高地。由于独特的太空环境,各国一直重视空间环境下各类动植物的实验研究具有重要意义。
1946年以来,美国和前苏联先后将黑麦、棉花、小球藻以及小狗、老鼠、果蝇、斑马鱼、猩猩等各种动植物送入太空进行研究,并一一取得成果。
中华人民共和国成立后,我国也开始加入这些行列。据中国航天科技集团公司八院603所石亚介绍,1966年,我国利用小型火箭两次成功将小狗“小宝”和“杉杉”送入太空,随后又成功返回。小狗安然无恙。在钱学森等科学家的支持下,我国生物探空仪发射试验在603基地启动,小鼠、果蝇、真菌等动植物多次在高转试验中获得成功。
改造后改革开放以来,随着我国国力和科技水平的提高,空间动植物实验加快。 1987年以来,我国利用返回式卫星和神舟飞船进行了多次星上实验,涉及1000多种种子和生物材料,积累了丰富的空间动植物研究经验。
2016年9月15日,我国天宫二号搭载了种植有水稻和拟南芥的微型培养箱,成功完成了整个植物生长实验; 2019年1月,“嫦娥四号”生物科学试验有效载荷在月球表面进行了首次生物实验。它携带棉籽、油菜籽、马铃薯、拟南芥、酵母和果蝇等六种生物。棉籽虽然在月球表面发芽,但最终因恶劣的环境而枯萎死亡。
4月至6月20日24日,载有4条斑马鱼和4克角藻的天基先进水生生命保障系统随神舟十八号载人飞船成功发射,进入中国空间站。它在空间站中存活了 43 天,并实现了在轨产卵。
2024年11月,随着长征七号遥九号运载火箭成功发射,我国首次将果蝇送上空间站进行科学实验。从斑马鱼到果蝇,两者的共同特点是生命力强、繁殖力强。
现在,老鼠也踏上了太空之旅,进行了首次在轨啮齿类哺乳动物太空科学实验。孙永华说:“我国的生命科学研究,从藻类到鱼类再到哺乳动物,体现了从低等生物向高等动物的拓展趋势,表明空间生命科学研究正在逐步走向纵深。”
中国生物空间研究闪耀湖北智慧
前任对天空动植物的探索也凝聚着湖北科研人员的辛劳和智慧。
“可以说,斑马鱼太空实验为神舟二十一号四只‘太空鼠’的勇敢远征铺平了道路。” 11月1日,孙永华自豪地说:“神舟十八号任务期间,我国由4条斑马鱼和4克角角组成的小型受控生命支持系统(Celss)完成了斑马鱼从生长发育到繁殖的长期培育实验,创下了水生动物太空作业43天的新世界纪录。”生态系统。
作为国际学术界公认的四种模式动物之一(另外三种是小鼠、果蝇、线虫),斑马鱼为何会“上太空”?
孙永华解释说:“斑马鱼和人类的基因组相似度超过80%,这ch对于生命科学的探索、人类疾病发病机制的认识以及新药的研发具有重要意义。而且,3个月即可达到性成熟,一对斑马鱼可产卵数百枚。实时观察和研究。
孙永华表示,斑马鱼的进化地位虽然低于胎生哺乳动物和大鼠,但它是卵生水生鱼类。但其繁殖快、产卵多、体外发育的特点,让科学家能够快速观察和收集其在太空产卵的结果。神舟十八号任务期间,科研人员通过产卵箱收集鱼卵,还利用太空相机全程捕捉“鱼宇航员”的行为模式,观察到微重力环境下倒游、旋转等现象,为“鼠宇航员”如何生活在失重环境中并开发实验环境。
进入太空的“鱼飞行员”也是层层筛选的“剩女”。 “我们提前很多代精心挑选每一代斑马鱼中最强壮的。在挑选过程中,被选中的鱼将接受振动、水压、极限水位等测试。”孙永华说道。
据介绍,中国科学院水生生物研究所参与了我国受控生态生命支持系统(CELSS)研究。 1968年,水生生物研究所尝试用小球藻生产海军潜艇呼吸所需的氧气。此后,在刘永定研究员的带领下,水生生物研究所取得了一系列阶段性研究成果,包括与中科院8家单位共同研制通用生物培养箱、完成多项空间研究等。飞行实验涉及高等植物幼苗、藻类、小动物、微生物、藻类和水生动物。
但他也表示,“斑马鱼和老鼠是不可互换的”。 “根据国家长期航天规划,中国未来的长期航天活动需要受控生态生命支持系统(CELSS)的技术支持。比如藻类可以像植物一样进行光合作用,与航天员形成辅助气体交换系统。
据了解,明年到2020年,我国还将有计划将斑马鱼送入太空,进一步研究太空环境中胚胎发育过程中的科学问题。从藻类到果蝇,从斑马鱼到小鼠,不断“走出去”的“太空使者”不仅点亮了湖北的智慧,也为人类长期生活在太空、开展深空探索奠定了坚实的科学基础。