我国首次完成太空脊椎动物培养实验，生命起源研究获新进展

我国首次完成太空脊椎动物培养实验，生命起源研究获新进展

2024年4月，神舟十八号载人飞船搭载着一个特殊的“乘客”——斑马鱼，开启了为期44天的太空之旅。这次实验不仅实现了我国在太空培养脊椎动物的突破，更为揭示生命起源与演化的奥秘提供了新的线索。

在中国空间站的“问天”实验舱内，科学家们构建了一个由斑马鱼和金鱼藻组成的小型水生生态系统。这个密闭的“水族箱”中约有1升多水、四五条斑马鱼，还有些藻类和微生物。其中鱼类是这个生态系统的“消费者”，藻类相当于“生产者”，微生物则充当“分解者”。

斑马鱼呼出二氧化碳给藻类进行光合作用，藻类产生氧供给斑马鱼，这对组合就构成了一个自给自足的生态循环系统。上海技物所空间生命科学仪器研制团队负责人张涛表示：“未来人类有望在太空建立基地或在太空驻留足够长时间，资源上的自给自足非常必要。”

但是，要真正实现在“太空养鱼”并非易事，首先重力如何解决就是一大难题。上海技物所结构工程师田清打了个比方，“在太空微重力环境下，‘鱼缸’必须密闭处理，不然水会‘飘走’，斑马鱼游动起来也会将水推开。因为太空没有浮力，斑马鱼必须靠自己的适应能力，调节在水中的姿态，适应微重力环境。”

为保障系统稳定运行，航天员必须给鱼类喂食、供氧，为藻类提供营养液、照明，同时满足该系统pH值、溶氧、温度、电导率等指标要求，并能进行参数调节、鱼卵收集、废物处理等操作，从而实现系统内部物质和能量的自主平衡及稳定运行。田清表示，“这套‘天上养鱼’系统是个密闭的自动化系统，它能监测和控制系统环境参数并传输实时数据、图像等。”

太空环境为生命科学实验提供了独特的研究平台。微重力、宇宙辐射等特殊条件，使得太空实验能够揭示地球上难以观察到的生命现象。

中国科学院水生生物研究所张宪园博士介绍，科研人员构建一个由斑马鱼和金鱼藻组成的小型水生生态系统。2024年4月25日，该小型水生生态系统搭载神舟十八号进入中国空间站，被安装在问天舱生命生态柜开展空间实验，实验计划30天，实际完成了44天的生态系统空间稳定运行。在轨运行期间，航天员进行了三次水样样品采集、一次鱼食盒更换以及一次鱼卵收集盒拆除等操作。这次实验实现了我国在空间培养脊椎动物的突破，并发现空间环境对斑马鱼的运动行为产生了明显影响。“后续，我们将对下行样品进行详细分析，同时结合实测数据对水生生态系统进行深入研究，预期将获得对水生生态系统在空间环境下物质循环机制的新认识。”张宪园说道。

此外，神舟十八号还带回了215个极端微生物样品，包括在自然界极端环境中生存的耐辐射微生物、石生微生物和地衣。这些微生物被用来研究生命体在空间环境中的存活极限，探讨这些极端环境微生物向外太空拓展的能力，评估地球生命发生星际传播的可能性。

生命起源是科学界关注的重要谜题。目前主要有两种主流假说：深海热液生命起源假说和陆地热泉生命起源假说。

近日，中国科学院南京地质古生物研究所副研究员南景博，与日本国立材料科学研究所、澳大利亚新南威尔士大学等多家单位的学者合作，发现在早期地球陆地热泉中，铁硫化物通过非酶催化作用对气态二氧化碳还原，有助于前生命有机分子的形成。这一发现指出铁硫化物在陆地热泉生命起源假说中的重要性，进一步支持了陆地热泉生命起源假说。相关成果发表于国际学术期刊《自然·通讯》。

陆地热泉生命起源假说认为，生命可能诞生于地表热泉区域这一开放性环境。相较于深海环境，陆地热泉能够接触到阳光，为光催化反应提供动力来源。并且，陆地热泉富含铁、硫、二氧化硅等物质，这些成分与间歇性的干湿循环相结合，可能为有机分子的合成和聚合创造了理想条件，为生命的起源提供了重要的化学基础。

另一方面，多细胞生命的起源也是生命演化的重要环节。中国海洋大学赵呈天教授团队研究发现，尽管丝盘虫没有真正的神经系统，它依然利用肾上腺素等信号分子来调节其运动行为。这一发现解释了丝盘虫如何在缺乏神经系统的情况下，通过古老的信号通路调控细胞间协调运动的分子机制，为未来进一步研究神经系统的起源与演化打下了基础。

神舟十八号带回的斑马鱼实验样品，以及同期返回的产甲烷古菌、氨基酸等生命科学实验样品，正在为科学家们揭示生命科学的奥秘提供新的线索。这些实验不仅展示了生命在极端环境下的生存能力，更为理解生命起源与演化提供了新的视角。

正如厦门大学化学化工学院副教授刘艳所说，“生命起源相关研究是回答生命科学一些最深层次问题的关键，它不仅涉及生命的本质，还涉及我们在宇宙中是否孤独。”通过太空实验，科学家们正在逐步揭开生命起源的神秘面纱，为人类探索宇宙生命提供新的启示。