“太空小鼠”出征記

太空小鼠”在飼養盒中。

　　中國空間站迎來了一批特殊的新乘客——搭乘10月31日成功發射的神舟二十一號載人飛船的4只（兩雌兩雄）“小鼠航天員”。

　　中國科學院空間應用工程與技術中心研究員張偉表示，隨著人類太空駐留時間的延長和深空探索的推進，生命如何在太空長期健康地生存，哺乳動物能否在空間環境中完成繁殖并實現世代延續，這兩大問題已成為未來載人航天的關鍵科學挑戰，直接關系人類未來深空定居的可能。

　　此前，我國成功將秀麗隱桿線蟲、斑馬魚、金魚藻、果蠅、渦蟲等“動物航天員”送上“天宮”開展研究，而此次神舟二十一號任務是我國首次將小鼠送入中國空間站開展在軌空間生命科學實驗。

　　作為神舟二十一號載人飛船上行的6項科學實驗之一，“空間動物品系篩選與飼養關鍵技術驗證”項目由中國科學院動物研究所和中國科學院上海技術物理研究所合作開展。

“太空小鼠”在中國空間站。

　　中國科學院動物研究所的科研人員在神舟二十一號發射一個多月前進駐到酒泉衛星發射中心，開展小鼠的適應性飼養、單元匹配試驗等工作。現場技術負責人、中國科學院動物研究所副研究員李天達，在接受中青報·中青網記者采訪時表示，小鼠是生命科學研究的重要哺乳類模式動物。因與人類基因同源性高、體型小、繁殖周期短，小鼠是開展生命體空間生理、病理及生長發育和繁衍研究的重要模型。

　　“首要目標是‘保證小鼠活著上、活著下’”

　　實際上，過去幾十年來，許多國家都曾將動物送到太空。其中，廣為人知的是蘇聯在1957年發射的人類第二顆人造衛星斯普特尼克2號，該衛星攜帶了一條名為“萊卡”的小狗，它也是歷史上第一只進入地球軌道的哺乳動物。

　　“動物率先送入太空，其根本目的在于讓它們成為人類的‘探路者’。通過讓動物承擔未知風險，來驗證生命體能否承受并適應太空環境。”李天達表示，如今隨著航天科技和生命科學的發展，空間生命科學實驗則更注重回歸生命科學基礎研究，聚焦回答生命個體在空間環境受到哪些影響，影響機制有哪些。

　　據了解，作為地面生命科學領域和醫學領域最常用的模式動物，小鼠約有85%的基因與人類同源。

太空小鼠”在飼養盒中。

　　在本次神舟二十一號發射任務中，4只小鼠與航天員一起入駐中國空間站，并將在空間站停留5-7天，隨后與神舟二十號航天員乘組一同返回地面，科研人員將對其開展下一步的科學研究。

　　李天達介紹，此次任務的首要目標是“保證小鼠活著上、活著下”，初步探索小鼠多組織器官在空間環境的應激響應和適應性變化規律，為進一步理解空間環境對生命體的影響提供科學依據。

　　“用小鼠去探索未知，最終還是要服務于人，是空間生命科學研究的重要目的。”李天達說。

　　從“不約而同”到“雙向奔赴”

　　關于此次任務的最初構想，動物研究所與上海技術物理研究所的兩個團隊，在相似時間、不同地點還收獲了一段雙向奔赴的“美妙巧合”。

太空小鼠”在飼養盒中。

　　中國科學院上海技術物理研究所副研究員劉方武提到，2015年，我國空間站在規劃科學實驗裝置時，上海技術物理研究所便提出了空間小鼠飼養裝置的初步設計方案。

　　與此同時，“動物研究所的科學家們提出了利用小鼠開展空間生命科學實驗的構想。”李天達說。

　　兩個團隊在沒有事先交流的情況下，不約而同地實現“雙向奔赴”。而這樣的巧合，得益于當時我國空間站空間實驗室建設的快速推進。

　　“當國家整體的航天科技硬實力提升，我們這些‘小團隊’才有機會實現這些夢想，此刻我也感覺非常開心和幸福。”李天達感慨道。

　　在劉方武看來，中國空間站為我國空間生命科學實驗提供了前所未有的實驗條件，包括更先進的實驗設備條件，更高頻次的實驗機會，而航天員的參與，也讓實驗操作過程更加靈活。“此次由我們兩方合作開展空間小鼠實驗，是巧合，也是必然。”劉方武說。

　　以“選拔航天員”的標準選拔“太空小鼠”

　　在空間站開展小鼠的飼養和研究，是我國未曾探索過的“無人區”。

經過層層篩選的300多只小鼠。

　　李天達告訴中青報·中青網記者，“篩選和訓練一批合適執行空間任務的小鼠是整個實驗規劃的重要一環。”本次任務選用的小鼠品系為C57BL/6，這是一種近交系的小鼠，優勢在于遺傳均一性好、個體間差異小，有利于開展空間實驗和科學數據采集。

　　為了找出符合實驗條件的小鼠，在小鼠個體的篩選階段，中國科學院動物研究所的團隊參照了類似航天員選拔的技術方案和標準。

　　為提升小鼠對空間微重力環境的適應能力，它們經歷了一系列的篩選與訓練過程。

　　中國科學院動物研究所實驗動物中心團隊通過生理、生化、運動能力等多個指標的檢測，篩選出身體素質優良、行為穩定的小鼠。

小鼠所在的實驗室。

　　隨后，針對入選小鼠開展了空間識別、前庭功能等專項適應性訓練，重點模擬空間環境下的生存挑戰，提升其對空間微重力條件的耐受能力。

　　團隊首先依據生化指標，從300多只小鼠中將偏離極限值的個體排除掉。隨后通過地面轉棒、Y迷宮、旋轉儀等項目對剩下100余只小鼠的耐力、平衡力、空間識別和記憶力、前庭功能等進行多維度訓練和篩選。

　　第二輪篩選，留下了48只發射前“訓練合格”的小鼠，它們在10月20日被運往發射場并進行最后的篩選。“過五關斬六將”之后，4只狀態最好的小鼠最終與航天員一起入駐中國空間站。

　　如何確保這些小鼠“優等生”能夠安全健康地在太空遨游？其中的技術奧秘蘊藏在中國科學院上海技術物理研究所研制的空間小型哺乳動物飼養裝置中。

太空小鼠”在飼養盒中。本組圖片由中國科學院空間應用工程與技術中心提供

　　“為了減少小鼠飼養過程對空間站艙內環境的影響，此次小鼠實驗采用全氣密飼養方式。”劉方武透露，這套空間小型哺乳動物飼養裝置可以支持小鼠的自動飼養和觀測，能夠為小鼠提供飲食、光照、溫濕度、氣體組分控制等生存保障條件，并配備了可見光相機和紅外相機，便于地面實時觀測小鼠的在軌生存狀態。

　　為了讓小鼠在空間站的生活“更有安全感”，飼養裝置內還固定了彈簧管，為小鼠提供躲避和游玩的場景，也方便研究人員觀察小鼠在微重力環境下的行為特征。

　　此外，為了保證小鼠生活環境的清潔舒適，防止排泄物、毛發和食物殘渣在失重漂浮狀態下影響小鼠正常呼吸，裝置還配備了自動收集系統，通過自上而下的穩定風場將漂浮物吹到排泄物收集模塊內。

　　“此次任務驗證了小鼠在軌飼養的關鍵核心技術，填補了我國空間站哺乳動物研究的空白，對我國空間生命科學研究的意義重大。”劉方武說。

來源：中國青年報