5月11日，搭载天舟十号货运飞船的长征七号遥十一运载火箭在文昌航天发射场点火发射，飞船除了为空间站带去各类补给物资，还捎上了来自华南理工大学医学院的40枚斑马鱼胚胎，这是我国的斑马鱼第三次上太空。

　　斑马鱼是水中“小白鼠”，作为一种“模式动物”，它们的基因组与人类有87%的同源性。通过在斑马鱼身上进行实验，科学家可以在药物筛选、疾病模型、发育生物学等领域获得新发现。

　　这些广州的斑马鱼上天具体要做什么？本期《科技周刊》，记者带大家一探究竟。

　　斑马鱼为啥是“明星实验鱼”？

　　它和人的基因很像，生娃快、身体透明，好观察

　　斑马鱼是一种原产于南亚的小型热带鱼，既是花鸟鱼虫市场上常见的鱼类，也是生物医学研究的重要工具。

　　在王强教授的带领下，记者来到位于华南理工大学医学院一楼的“鱼房”内。这里的斑马鱼生活在数千个蓝色的透明小水族箱里，每个水族箱都会标记出箱内斑马鱼的出生日期和其他关键信息。

　　华南理工大学医学院一楼的“鱼房”，每个水族箱都会标记斑马鱼关键信息。

　　王强指出，尽管这种鱼非常细小，成鱼体长只有4—5厘米，但其在基因组上，与人类的同源性却高达87%，使其在生物医学领域应用广泛。“我们可以通过基因编辑模拟人类疾病，让它替人试药，从而研发新药。由于斑马鱼是体外受精、体外发育，早期胚胎发育阶段通体透明，非常方便科学家观察它生长发育的全过程，这也是它相较于小白鼠等哺乳动物的另一大优势。”

　　另外，斑马鱼仅需3个月就能达到性成熟，单次产卵可达200—300枚，加上体形小，易于进行基因编辑，这让它成为科学家理想的研究对象。

　　“斑马鱼上太空，最核心的科学目标就是观测太空的微重力环境会对鱼产生哪些影响。例如，斑马鱼是否会像人类宇航员一样出现骨质疏松等问题。”王强说。

　　斑马鱼基因组与人类的同源性高达87%。

　　鱼在太空怎么活？

　　金鱼藻产生氧气 吸收斑马鱼排泄物 净化水质

　　自2024年起，斑马鱼连续3年被我国送上空间站。如何让斑马鱼在太空长期生存是首要难题。“太空处于失重环境，鱼池必须完全密封才能防止水和鱼跑出去。鱼的生存还必须有氧气、有食物，排泄物也需要及时清理。”王强说。

　　2024年的首次太空实验中，我国科学家成功验证了“二元封闭生态系统”的可行性。该设备由中国科学院武汉水生生物研究所和中国科学院上海技术物理研究所联合研制，主要由金鱼藻和斑马鱼两类生物构成。金鱼藻在空间站的日光灯照射下产生光合作用，吸收二氧化碳产生氧气，使水中溶氧量达到动态平衡。金鱼藻还可以吸收斑马鱼的排泄物，净化水质。该设备还能自动投喂饵料。最终，这批鱼在太空中成功生活了40多天。

　　二元封闭生态系统，金鱼藻吸收二氧化碳产生氧气，吸收排泄物净化水质。

　　随着设备的验证成功，中国载人航天工程任务总指挥部和中国科学院空间应用工程与技术中心后续将斑马鱼的太空实验任务交给了华南理工大学医学院。

　　上一次上天的鱼有啥变化？

　　鱼鳔几乎消失 丧失方向感 心肌萎缩

　　“我们去年一共送了6条成年的斑马鱼到空间站，用于观察在空间环境下对鱼心肌和骨密度的影响。我们还在鱼身上敲除了一个基因，想看看是否可以预防鱼在太空中的骨质疏松和心脏缺陷。”王强说。

　　在去年的太空实验中，团队有了很多发现。首先是这批斑马鱼的鱼鳔几乎消失。“在地球上的斑马鱼鱼鳔清晰可见，但在太空中住了一个月后的斑马鱼，鱼鳔却几乎完全消失。”

　　其次，这批斑马鱼都丧失了方位感。“鱼游动的姿势和在地球上不同，它们完全分不清上和下。这表明微重力条件会对生物的内耳前庭进行重塑。”

　　最后，这批斑马鱼出现了非常明显的骨密度丢失和心肌萎缩，“这和长时间在太空生活的航天员非常像，尽管我们已将可能引发这些症状的一段基因敲除，但症状并没有明显减轻。”

　　经过一轮太空之旅，这批斑马鱼成功地模拟了航天员在长时间的空间环境下身体所出现的变化，“这些研究提示我们，该采用什么样的预防措施或寻找哪些相关的药物来避免问题的出现。”

　　斑马鱼上太空，可帮助人们了解太空微重力环境的影响。

　　这一次鱼胚胎上天要干吗？

　　观察鱼胚胎从器官形成晚期到自由游动幼鱼的全过程

　　“今年，我们把大约40枚斑马鱼的胚胎送到空间站，观察微重力环境对胚胎发育会产生哪些影响。”王强告诉记者，这些胚胎将在空间站停留约4天，科学家将重点观察斑马鱼胚胎从器官形成晚期到自由游动幼鱼的全过程，特别是这些鱼在心血管、骨骼系统发育的过程中会不会受到微重力空间环境的影响。

　　为了更方便地观测这些斑马鱼，团队在斑马鱼的胚胎心脏、血管和软骨上附着绿色荧光物质，用以追踪斑马鱼胚胎发育的一举一动。王强介绍，这项研究有望服务于国际月球科研站的建设。

　　据央视报道，截至去年4月，已有17个国家和国际组织、50多个国际科研机构加入由中国发起的国际月球科研站合作。国际月球科研站将在月球表面、月球轨道和地面建设月地联通的，长期自主运行、短期有人参与，可拓展、可维护的综合性科学实验设施。

　　“在月球上长期生活，到底对胚胎发育有没有影响？生命体能不能正常产生精子和卵子，能否正常完成受精过程，我们可以先通过斑马鱼进行相关研究。”王强说。未来，团队希望进一步改良斑马鱼在太空中的生态系统，“这样就能看到斑马鱼能否在太空中发育到性成熟，能否孕育出下一代，下一代的斑马鱼是否还能继续孕育再下一代。这一代代的斑马鱼身上会产生哪些变化。”

　　王强表示，远期来看，这将验证人类是否有可能实现太空移民，“斑马鱼将成为空间站的常客，每一次实验，都将回答不同的核心问题。”王强说。

　　为何选择斑马鱼？

　　为何这些空间站实验选择斑马鱼，而不是小白鼠甚至是与人类更相近的猴子等动物？

　　王强告诉记者，我国已经尝试送小鼠上太空生存两周。“我们要管小鼠在太空的吃喝拉撒睡，同时还必须尽量控制生存系统的体积和重量，这还是非常难的。小鼠在太空中处于失重的状态，比在地面上进行无人化饲养难度要大很多。”

　　至于猴子、猪等大型的模式动物，生态系统的构建也将更加复杂。“成本的因素我们也不得不考虑，要知道，送一克物品上太空，价格比一克黄金还要高，如果送大型模式动物进行太空实验，成本将大幅提高。”王强说。

　　广州科学家

　　发现小鼠胚胎完整发育路径

　　中国科学院广州生物医药与健康研究院联合华南理工大学、广州实验室、西湖大学的科研团队，成功绘制出全球首个覆盖小鼠胚胎完整发育过程的内皮细胞“时空地图”，相关成果刊发在顶级学术期刊《细胞》上。

　　论文首次系统性揭示，在生命孕育的早期，遍布全身的血管内皮细胞就已开始学习各自器官的“语言”，分化出心、脑、肺、肝等器官特有的“定制化”血管。这项研究为理解心梗、脑梗等心脑血管疾病的器官特异性，以及未来在体外对血管开展工程化改造，奠定了全新的理论基础。

　　血管如同人体内遍布的“水路系统”，负责输送养分和氧气。构成血管内壁的内皮细胞，曾被认为是功能相似的“通用零件”。过去的研究主要关注同一器官内动脉与静脉的差异。然而，不同器官的血管是否从一开始就不同，这一直是未解之谜。

　　为此，研究团队“拍摄”了一部胚胎血管发育的“高清纪录电影”，以半天为间隔，分析了小鼠从胚胎第7天到出生前共26个时间点、8个主要器官的内皮细胞。发现了三个层级的重要规律。

　　规律一：研究发现，胚胎发育中期（约E9.0—E13.5）是血管“分道扬镳”的关键时间窗口。原本相同的血管内皮前体细胞，像接受了不同“岗位培训”，先后开始向心脏、大脑、肺、肝脏等器官的特有类型分化，并表达与器官功能紧密相关的独特基因和信号通路。

　　规律二：揭示“人鼠殊途”的发育模式：跨物种对比发现，虽然人和小鼠的肺血管发育“路径图”和关键时间点相似，但高达70%的基因活动“节奏”完全不同。这提示，直接研究人类自身的发育规律至关重要，不能完全依赖小鼠模型进行简单推演。

　　规律三：锁定肺血管“总工程师”——Casz1基因：研究以肺部血管为范本进行深度解密。发现一个名为 Casz1的基因，在人和小鼠的肺血管内皮中均特异性高表达，是调控肺血管网络精细构建的“关键开关”。当在血管内皮细胞中敲除Casz1后，小鼠肺血管生长受阻，无法形成关键的呼吸毛细血管，肺上皮细胞的发育也出现缺陷。机制上，Casz1如同一位“总工程师”，直接结合DNA，指挥一批与血管新生、肺特异性分化相关的基因协同工作。

　　论文作者、中国科学院广州生物医药与健康研究院研究员陈奇告诉记者，此次研究将为接下来人类细胞谱系设施的研究工作，提供理论和技术的重要积淀。人体由几十万亿细胞组成，这些细胞从一个受精卵开始，历经增殖、分化直至衰老的全生命周期动态演化过程，就是“细胞谱系”，解析细胞谱系，就是绘制细胞命运转变的高精度“导航图”。“这次研究，我们先绘制出小鼠细胞的‘导航图’，这将为接下来我们做人体的细胞谱系研究提供重要的支持。”陈奇说。

　　陈奇表示，这项看似基础的研究，未来将有很多应用前景。“为什么一些人容易患心肌梗死、脑梗死？这项研究为理解心脑血管疾病的特殊性、开发器官特异性治疗策略提供了‘分子地图’，为接下来的研究提供了新方向。”

　　硬核工作室出品

　　统筹编辑：梁倩薇、嵇沈玲

　　文/广州日报新花城记者：武威

　　图/广州日报新花城记者：王维宣