【记者观察】

　　创造国际空间水生生态系统在轨运行最长纪录、在国际上首次完成水稻“从种子到种子”全生命周期培养实验、完成我国首例“太空器官芯片”研制与在轨应用——

　　中国空间站让宇宙中的“科技宝藏”触手可及

　　光明日报记者 章文

　　浩瀚无垠的宇宙中繁星闪烁，中国空间站是其中那颗璀璨的明珠，绽放着夺目的科技之光。

　　空间科学是充满新发现机遇、探索重要科学规律、获得显著应用效益的突破口。因具备长期微重力、宇宙辐射等特殊环境，以及航天员参与、天地往返运输等特殊优势，中国空间站成为诸学科解决重要科学与应用问题的独特有效途径，也是开展突破性空间新技术试验的重要平台。

　　4月30日，神舟十九号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆，3名航天员结束任务，安全回家。他们在这间特殊的实验室在轨工作和生活183天，这趟“太空出差”之旅完成了大量空间科学实（试）验。

　　那么，自建成以来，“高大上”的中国空间站到底都做了什么？取得了哪些成果？

　　在中国酒泉卫星发射中心空间应用系统科学实验样品制备室，工作人员处理培养的金鱼藻。新华社发

　　1.2升的生态系统，开启太空水生生命新探索

　　“那些可爱的斑马鱼除了完成它们的使命任务，还充当了我们的小团宠，是我们重要的心灵寄托。”在神舟十八号航天员乘组太空归来后的记者见面会上，航天员李广苏回忆起进驻空间站当天首次见到斑马鱼的情景，“它们不怎么动，形态各异地停在原地，过了几天发现它们明显活泼了，并且可以很好地控制自己游到想去的地方，看来它们也需要适应太空环境。”

　　因基因与人类基因相似度高且体形小、繁殖快、发育周期短，斑马鱼堪称“水中小白鼠”。

　　2024年4月25日，2雌2雄共4尾斑马鱼“搭乘”神舟十八号入驻中国空间站，这也是中国空间站除了航天员以外迎来的首种脊椎动物“居民”。

　　它们与4克金鱼藻一起组成了一个1.2升的小型水生生态系统，入驻问天舱生命生态柜。这个装置巧妙地被一块挡板隔开，一侧是700毫升鱼室，另一侧是500毫升植物培养间，挡板上密布的小孔使水中成分在两者间自由流通。其间，水生支持装置为金鱼藻提供了发光二极管光源，支持金鱼藻正常进行光合作用，确保这个生态系统的氧含量能满足斑马鱼的生存需求。

　　在北京的中国科学院空间应用工程与技术中心，工作人员检查跟随神舟十八号载人飞船返回舱返回的实验样品状态。新华社发

　　值得一提的是，这套装置还配备了整套“直播”系统，地面的科研人员能实时看到斑马鱼和金鱼藻的状态，并详细了解水中各项环境指标的变化。“这个实验原计划运行30天，最终实际成功运行了43天，超出了预期目标。”中国科学院水生生物研究所研究员王高鸿介绍，通过天地对比发现，斑马鱼在轨出现背腹面颠倒游泳、旋转运动、转圈等空间运动行为异常现象。

　　实验期间，斑马鱼在空间站成功繁殖产卵，航天员进行了3次水样样品采集、1次鱼食更换以及1次鱼卵收集等操作，并在实验结束后对斑马鱼进行了无害的固定和处理。2024年11月4日，“太空养鱼”的回收水样、鱼卵等样品跟随神舟十八号航天员乘组返回地球。

　　“这项实验实现了中国在太空培养脊椎动物的突破，创造了国际上空间水生生态系统在轨运行最长纪录，为空间密闭生态系统物质循环研究提供理论支撑。”王高鸿满怀憧憬地表示，这为后续利用斑马鱼作为脊椎动物模式生物，开展全面系统的空间生物学理论研究和空间水产开发提供了重要平台。

　　目前，王高鸿团队正在对样品水化学和微生物宏基因组进行研究，分析空间环境下水生生态系统物质循环与微生物演替的相关机制。“未来我们将充分利用现有水生生保系统平台，联合我国的斑马鱼研究团队开展太空环境下斑马鱼配子发生与跨代遗传、骨丢失、肌肉萎缩、内分泌紊乱、免疫和营养代谢等研究。”王高鸿说。

　　北京航天飞行控制中心拍摄的神舟十九号航天员王浩泽在空间站组合体舱内协同工作的画面。新华社发

　　“太空水稻”丰收，有效支撑未来载人深空探测

　　水稻是人类主要的粮食作物之一，也是未来载人深空探测生命支持系统的主要候选粮食作物。重力是地球上决定生命空间秩序的关键因素。而开花，是植物结出新一代种子的前提。水稻的种子，进入太空环境，能正常萌发、生长、开花，进而结出种子吗？

　　答案是可行的。

　　2024年金秋时节，中国大地上一片特殊的稻田引人注目，这里种植的水稻种子是空间站返回的第三代种子。2022年，在中国空间站进行的为期120天的水稻实验，首次在轨完成水稻“从种子到种子”全生命周期培养。种子交还到科学家手中，又在田里获得了丰收。

　　“天上回来的那些种子，葡萄糖、果糖的含量比地面种子高出5到6倍，蛋白质含量也更丰富，煮完后吃起来应该很甜。”早在2002年，中国科学院分子植物科学卓越创新中心（以下简称“分子植物卓越中心”）研究员郑慧琼课题组就试图解答“微重力条件下，不同光周期途径如何调控开花”这一问题。从神舟四号到实践八号，一直到空间站，该团队开展了从空间细胞融合到模式植物全生命周期培养的系列实验。

　　神舟二十号载人飞船成功对接空间站天和核心舱的模拟画面。新华社发

　　在我国空间站生命科学项目中，郑慧琼带领的研究团队承担了“微重力条件下高等植物开花调控的分子机理”项目。郑慧琼介绍，从2022年7月29日注入营养液启动实验，至11月25日结束实验，“微重力条件下高等植物开花调控的分子机理”项目共开展在轨实验120天，完成了拟南芥和水稻种子萌发、幼苗生长、开花结籽全生命周期的培养实验。

　　团队成员、分子植物卓越中心实验师王丽华介绍，团队以模式植物拟南芥和水稻为主要研究对象，聚焦三个方面：分析比较微重力在植物开花过程中的作用；揭示微重力调控植物开花的分子基础与关键基因的表达变化；解析长期空间微重力条件下植物开花基因表达的调控网络机制在植物对空间环境适应性中的作用机理。

　　在微重力条件下高等植物开花调控的分子机理实验项目中，科研人员巧妙利用在轨实时图像和返回的拟南芥实验材料，获得了不同开花时间拟南芥响应微重力的生长发育表型数据和天地比对转录组数据。“这些数据为深入解析植物通过调整开花时间适应空间微重力的分子机理提供了全新视角，也为利用相关的转录调控元件人为控制空间植物的开花时间、培育具有较强空间环境适应能力的植物提供了新路径。”王丽华说。

　　如今，从空间站返回地球的水稻种子经大田繁殖，已获得第三代种子。研究团队还首次在空间微重力条件下完成了水稻再生，获得了有活力的再生稻种子。“这为未来空间生命生态生保系统利用水稻进行粮食生产开辟了新思路。”王丽华欣喜地说。

　　神舟十七号航天员乘组在轨展示和介绍第三届“天宫画展”作品。

　　解密对抗失重影响，造福人类生命健康

　　在探索太空的征程中，航天员的身体将经历一系列变化——骨丢失、肌萎缩、心血管功能下降、免疫功能下降等。为什么失重会导致如此广泛的生理影响？科学家们开展了哪些助力航天员对抗这些变化的研究？

　　“针对失重环境导致的骨丢失问题，我们在国际上首次分析了长期飞行航天员骨代谢影响糖脂代谢的规律及机制，发现长期飞行降低钙磷代谢调节能力，减弱骨形成，促进部分骨吸收活性。”中国航天员科研训练中心航天员系统副总设计师李莹辉告诉记者，我国研发的“骨丢失对抗仪”通过对小腿的胫骨施加短时、高频、低幅力刺激，促进成骨细胞活性并抑制骨丢失。“这项技术经5次长期飞行实验验证，从神十八任务开始应用于航天员失重生理效应防护，对地面老年骨质疏松症的辅助治疗也有良好应用前景。”

　　值得关注的是，中医的“整体观”和“平衡调节”理念，与长期失重飞行对身体健康的广泛影响十分契合。科学家们利用在轨中医四诊仪数字化信息，建立在轨飞行人体面色、舌象、脉象分析技术，发现了长期飞行阴阳平衡基础上的8种中医证型。研发的穿戴式、便携式穴位刺激装置，已完成6次飞行的健康调理研究验证，其中穿戴式穴位刺激服从神十八任务开始应用于航天员生理效应防护。该成果可应用于极地科考、航海、潜艇等，对地面心血管、衰老退行性疾病的辅助治疗也有良好应用前景。

　　围绕失重性骨丢失、肌萎缩、心血管机能紊乱等长期飞行三大失重生理效应，航天医学实验领域开展了空间细胞学实验探索性研究，取得多项国际前沿创新成果。

　　一位小朋友在上海喜玛拉雅美术馆参观“无穹”航天展。新华社发

　　在长期飞行骨肌问题细胞学研究方面，科研人员首次发现骨骼肌卫星细胞分化障碍是导致长期飞行肌萎缩的重要原因，为空间肌萎缩、老年肌少症、杜氏肌营养不良症等防治提供新的治疗思路。在失重心血管功能障碍方面，完成我国首例“太空器官芯片”研制与在轨应用，也是国际上首例空间血管器官芯片，标志着我国已具备在轨开展器官芯片研究的能力，实现了空间医学实验从2D细胞到3D组织器官的提升，相关成果荣获2023年度中国生命科学领域十大进展。

　　“我们的目标是，围绕人类太空长期生存面临的航天医学问题，面向国家发展战略和国民健康，系统开展基础性、前瞻性、探知性空间实验研究，产出一批有影响力的原创性研究成果，丰富航天医学理论，发展航天医学新技术，支撑载人航天持续发展，推动国家相关科技发展战略，惠及国计民生和大众健康。”李莹辉对未来充满期待。

　　这些在太空进行的实验，既关照地面，也将目光投向更远的宇宙。当人类仰望星空，那划过天际的中国空间站身影，承载着无数的梦想与希望，正书写着属于中国乃至全人类的壮丽诗篇。

　　（项目统筹：光明日报记者 陈海波、崔兴毅）

　　《光明日报》（2025年05月19日 07版）