从实验室到太空舱：斑马鱼为何成为空间生命科学实验的新宠？

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更新时间：2025-04-29 09:56:26 来源/作者：中国水产杂志社

斑马鱼

●神舟二十号搭载“鱼航员”再探太空

2025年4月24日17时17分，神舟二十号载人飞船在酒泉卫星发射中心成功发射。此次任务中，6条斑马鱼作为“太空科研小分队”的重要成员，将与宇航员一同进驻中国空间站，开展失重性骨丢失和心肌重塑的蛋白稳态调控研究。

这并非斑马鱼首次“飞天”。早在2024年4月25日，神舟十八号就曾搭载4条斑马鱼和4克金鱼藻进入太空，构建了国际首个在轨长期运行的“水生生态系统”。令人惊喜的是，这些“鱼航员”不仅成功适应了微重力环境，还在太空中产卵并存活了6个月，为研究空间环境对脊椎动物生长发育的影响提供了宝贵数据。

● 斑马鱼：水中的“模式生物”

斑马鱼（Danio rerio）是鲤形目鲤科短担尼鱼属的鱼类。平均体长3cm—6cm，身体呈纺锤形，体表分布有银蓝色纵纹，成群游动时犹如驰骋于非洲草原的斑马群，因此得名。斑马鱼主要分布于孟加拉、印度、巴基斯坦、缅甸、尼泊尔的溪流。后被引进美国、斯里兰卡、菲律宾、毛里求斯等地。由于体表明艳，性情温和，体型小巧，对水温和水质要求相对较低，斑马鱼非常适合在室内水族箱中饲养。经过长期人工繁殖和选育，衍生出了多种不同种类和变种，较为常见的种类有红斑马鱼、蓝斑马鱼、金斑马鱼、蝶翼斑马鱼等。在我国，斑马鱼不仅作为观赏鱼类受到消费者喜爱，还因其独特的科学价值在科研领域备受推崇。

2012年10月，国家重大科研计划斑马鱼资源中心（即国家斑马鱼资源中心）在中国科学院水生生物研究所正式挂牌成立。2013年，在中国科学院院士朱作言、孟安明的号召下，国内30多家实验室先后加入“斑马鱼1号染色体全基因敲除联盟”（ZAKOC）。经过6年协作攻关，研究人员利用CRISPR/Cas9技术针对斑马鱼1号染色体上的1333个基因进行系统性敲除，最终成功敲除1029个基因，从而实现了中国斑马鱼资源库“从0到1”的突破。不仅为相关科学研究提供了重要的遗传模型，也使我国成为全球斑马鱼研究的先锋。

由于与人类基因相似度高、养殖方便、繁殖周期短、产卵量大、体外受精、胚胎透明等特点，斑马鱼与线虫、果蝇、小鼠一样，已成为生命科学、健康科学和环境科学等领域研究中常用的“模式生物”（所谓“模式生物”，是指由科学家们选定供科学研究，以揭示某些具有普遍规律的生命现象的生物）。此前在中国空间站种植的拟南芥和水稻，同样也是“模式生物”。目前，斑马鱼主要用于发育生物学、基因组学、遗传学、畜牧兽医和水产学、生态毒理与环境监测相关的研究。

水中“模式生物”：斑马鱼

● “上天”的为何是斑马鱼？

斑马鱼基因与人类基因相似度高达87%，与人类共享大量关键基因，尤其在心血管、骨骼和神经系统研究中极具参考价值。因此，斑马鱼在太空环境中的行为记录可为航天医学研究提供帮助。神舟十八号任务期间，由我国科研团队在空间站建立了由4条斑马鱼、4克金鱼藻、1升水组成的二元水生生态系统，深入研究了空间环境对脊椎动物生长发育和行为的影响，并创造了国际上迄今水生生态系统空间运行的最长时间纪录。实验过程中，金鱼藻通过光合作用为斑马鱼提供呼吸所需的氧气，而斑马鱼的排泄物则成为金鱼藻的营养来源。两种生物相互依存，共同构成了一套“自给自足”的生态系统。

● 展望：从太空到人类健康

斑马鱼的“太空之旅”不仅拓展了空间生命科学的边界，随着更多“鱼航员”数据的积累，这些水中小精灵或将成为连接太空探索与医学进步的独特桥梁。本次“飞天”，斑马鱼承接了新的科研使命。中国航天员科研训练中心研究员李英贤团队和华南理工大学教授王强团队联合，将对这批“鱼航员”开展失重性骨丢失和心肌重塑的蛋白稳态调控研究，揭示失重环境下对脊椎动物骨骼和心血管系统等关键组织器官的影响，为探讨微重力环境下生命体的生长发育与健康提供样本案例。

让我们期待“鱼航员”与航天英雄一同凯旋，带回更多宇宙的奥秘！