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宇航員們告訴你:在太空中養(yǎng)魚的體驗(yàn)!
我們都聽說過把猴子或者汪星人帶到太空的“奇聞”,那么魚兒能夠在太空中生存嗎?近日,日本空間局(JAXA)宣布將把魚兒送上太空進(jìn)行一系列的測試實(shí)驗(yàn),目的是幫助人們更加深入地了解地面人類健康問題。
(圖片來源:https://www.ageekyworld.com)
2012年7月20日,日本空間局(JAXA)將一個水族箱送上了國際空間站。這個水族箱是做什么用的呢?雖然水族箱為地球上的人類提供了一種輕松的消遣方式,但娛樂并不是國際空間站上這個水族箱的目標(biāo)。實(shí)際上,研究人員將使用這個獨(dú)特的設(shè)施來研究微重力對海洋生物的影響。不過,在太空中養(yǎng)魚,究竟是一種什么樣的體驗(yàn)?zāi)兀?/span>
這個水族箱被叫做“水生生物棲息地(Aquatic Habitat,AQH)”,它被裝上日本發(fā)射的第三艘 H-Ⅱ無人自動貨運(yùn)飛船送往國際空間站,安放在國際空間站上的日本實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)。AQH被運(yùn)上天的用途在于研究失重對于水生生物將會產(chǎn)生何種影響,以幫助人們更加深入地理解地面人類健康問題。
The Aquatic Habitat, or AQH, is a Japanese Space Agency, or JAXA, facility that will enable the study of fish aboard the International Space Station. (JAXA)
日本航天局JAXA用于研究在國際空間站上研究魚類的水生棲息地(AQH)。
(圖片來源:NASA)
JAXA Astronaut Akihiko Hoshide transferring fish to the Aquatic Habitat facility on-board the International Space Station during Increment 33/34.
JAXA航天員Akihiko Hoshide將魚轉(zhuǎn)移到國際空間站的水生棲息地設(shè)施。
(圖片來源:NASA)
AQH主要由四個部分組成,包括兩個魚類棲息空間、水循環(huán)單元、控制單元和CCD相機(jī)。這個水族箱將自動對魚類提供飼料、注入氧氣、溫度控制,并有一個樣本取樣裝置。自動喂食系統(tǒng)可以根據(jù)需要,對不同的進(jìn)料順序進(jìn)行編程。此外,AQH配置的水循環(huán)系統(tǒng)還可以監(jiān)測水的pH值、水溫、溶解氧、水的流速和水壓,生物過濾器和氣體交換器可以用來保持環(huán)境系統(tǒng)的質(zhì)量,特殊的細(xì)菌過濾器可以凈化去除一些雜質(zhì),可以使得這些魚兒能夠在太空中存活長達(dá)90天。AQH里的LED燈用來為魚模擬日夜更替,并為CCD相機(jī)提供必要的照明,CCD攝像機(jī)可以全程拍攝記錄魚的存活狀況。同時,所有的數(shù)據(jù)可以傳輸?shù)降孛孢M(jìn)行監(jiān)測和分析。
水族箱系統(tǒng)還配備了顯微鏡,可以對魚類胚胎和幼蟲進(jìn)行顯微熒光觀察,是不是很強(qiáng)大呀!不僅如此,AQH復(fù)雜的過濾系統(tǒng)甚至可以使魚兒在國際空間站進(jìn)行繁殖,這就意味著科學(xué)家們可以對天上的魚兒們進(jìn)行多代繁殖研究,即科學(xué)家可以史無前例的對首次在太空中誕生的魚類直接進(jìn)行研究。
AQH能夠容納小型淡水魚類,例如淡水魚或斑馬魚,研究人員們第一次使用這個水族箱來研究是一種叫做青鳉的魚。通過觀察青鳉這種小型淡水魚類在太空輻射環(huán)境下,骨骼退化以及肌肉萎縮等癥狀,有利于進(jìn)行發(fā)育生物學(xué)研究。然而,為什么地球上這么多種魚類,小小的青鳉魚獨(dú)獨(dú)成為了科學(xué)家?guī)咸者M(jìn)行研究的第一寵兒呢?
The above image shows an Aquatic Habitat, or AQH, specimen chamber housing Medaka fish for study. (JAXA)
裝載青鳉魚的AQH(JAXA)
(圖片來源:NASA)
這是因?yàn)榍圜汈~是非常理想的實(shí)驗(yàn)對象,原因主要有以下幾個:
首先,它們通體透明,研究人員能直接透過它們透明的皮膚觀察到體內(nèi)的器官。通過使用熒光蛋白標(biāo)記成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞,研究人員可以在太空飛行期間觀察到細(xì)胞和基因的變化。在太空環(huán)境中做研究,能夠便捷地進(jìn)行觀察是一個巨大的優(yōu)點(diǎn);
Flight Engineer Koichi Wakata works to activate the Multi-Purpose Small Payload Rack (MSPR) Hub unit and install the Medaka Chamber in the fluorescent microscope for observation of a Medaka sample.
飛行工程師Koichi Wakata將Medaka室安裝在熒光顯微鏡中觀察Medaka樣品。
(圖片來源: NASA)
第二,它們是脊椎動物。這意味著它們具有骨骼和肌肉,可以進(jìn)行微重力對肌肉、骨骼系統(tǒng)影響的研究;
第三,青鳉魚繁殖力強(qiáng)。它們可以在微重力環(huán)境中迅速繁殖,這個優(yōu)點(diǎn)就可以使研究人員對它們進(jìn)行多代研究;
另外,青鳉魚體輕、個小、易養(yǎng)護(hù),符合太空實(shí)驗(yàn)要求;
除了以上重要原因之外,還有一個最重要的原因是青鳉的基因組已經(jīng)完成測定。因此,如果在太空中青鳉魚的基因有變化,就可以很容易地辨識出受空間環(huán)境影響之后造成的基因變化。
這一次,JAXA把青鳉魚送上天的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖?/span>觀察微重力對成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞活性的影響,并希望通過微重力作用于青鳉魚骨骼的研究,探索是否能發(fā)現(xiàn)一種新的機(jī)制,其結(jié)果或?qū)⒛軌驇椭l(fā)展一種有利于人類治療骨質(zhì)疏松癥的新療法。研究人員稱,在地球上,與年齡相關(guān)的骨質(zhì)疏松作用機(jī)制是個難題,而青鳉魚實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的受微重力影響的新基因可以為闡明這一機(jī)制提供很好的動物模型。如果航天員也是這種情況,就可以使在太空中丟失的骨密度得到恢復(fù)。
此實(shí)驗(yàn)的意義重大,這方面的工作可以促進(jìn)骨質(zhì)疏松癥的治療,還可以減少航天員在長期任務(wù)中的骨質(zhì)流失。用青鳉魚進(jìn)行的基礎(chǔ)研究可以使面臨骨丟失的航天員、骨質(zhì)疏松癥患者和地球上行動不便的人最終受益。實(shí)際上,整個太空魚多樣性實(shí)驗(yàn)包括太空環(huán)境下對魚類的放射線影響、魚類骨骼退化、肌肉萎縮等生理狀態(tài)的研究。研究人員認(rèn)為這些影響完全適用于人類,而這將有助于科學(xué)家更好地理解并解決地球上與人類健康相關(guān)的問題。
(本文來源于“中國科普博覽”公眾號)
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