В 2025 году шесть зебровых рыб отправятся на китайскую космическую станцию, чтобы помочь ученым понять, как космическая среда влияет на развитие мышц и скелета позвоночных. Ожидается, что данное исследование укрепит долгосрочное выживание человека в космосе и проложит путь к освоению других планет.
По словам Ван Гаохуна, специалиста Института гидробиологии Китайской академии наук, который поделился своими разработками, в этом году в «аквариуме» на китайской космической станции «Тяньгун» будут жить шесть данио-рерио и шесть граммов роголистника (Ceratophyllum). Исследование будет сосредоточено на влиянии микрогравитации на белки в костях и мышцах данио-рерио. После завершения эксперимента рыбу заморозят и доставят на Землю для дальнейшего анализа.
Данио-рерио, или рыбка-зебра, получившая свое название за чередование темных и светлых полос, является излюбленным объектом ученых-биологов. Развитие ее икры происходит в кратчайшие сроки – всего за три дня, при этом эмбрионы крупные и выносливые. Совокупность этих особенностей позволяет проводить с ними различные научные эксперименты. Так, ставшие первыми генетически модифицированными рыбками, данио-рерио удостоились, наряду с гуппи, чести полететь в космос, где стали объектом пристального изучения экспертов
В апреле 2024 года контейнер с четырьмя зебровыми рыбками и четырьмя граммами роголистника был отправлен на космическую станцию пилотируемым космическим кораблем Shenzhou-18, образовав первую в Китае космическую самоподдерживающуюся водную экосистему. Эта космическая водная экосистема бесперебойно работала около 43 дней, установив мировой рекорд по самой длительной продолжительности работы такой системы.
«Обычная продолжительность жизни данио-рерио составляет два-три года. Таким образом, их 43 дня в космосе эквивалентны тому, что человек проведет там три-четыре года», – говорит Ван, ответственный за данный эксперимент.
«Аквариум Тяньгун», который в настоящее время находится в разработке, имеет объем всего 1,2 литра, что эквивалентно двум бутылкам питьевой воды. Проведение долгосрочных экспериментов по разведению данио-рерио в таком небольшом пространстве представляет собой ряд проблем. Чтобы решить эти проблемы, исследователи посвятили три-четыре года на Земле подготовке и планированию.
Как и астронавты, данио-рерио, отправляющиеся в космос, подвергаются строгому отбору. «Четыре данио-рерио, которые отправились на космическую станцию, были отобраны из 200 кандидатов. Они должны быть взрослыми, полностью здоровыми, а также иметь стабильный темперамент и быть совместимыми друг с другом», – подчеркивает Ван.
Когда первые изображения из «аквариума Тяньгун» были переданы на Землю, Ван пришел в неописуемый восторг: «Мы оставили немного воздуха в контейнере. В космосе он смешался с водой и создал замысловатые пузырьки, напоминающие хрустальный дворец».
В течение 43-дневного космического эксперимента Ван и его коллеги-ученые круглосуточно следили за «аквариумом Тяньгун» с Земли.
Они заметили, что Ceratophyllum и данио-рерио, изначально демонстрируя нестабильность в различных показателях, постепенно саморегулировались и адаптировались друг к другу. При этом Ceratophyllum поддерживал активную фотосинтетическую активность на протяжении всего своего пребывания на орбите.
Первоначально данио-рерио демонстрировали аномальное пространственное поведение, например, они плавали вверх ногами и кружили. «Как и люди, рыбы не могут отличить верх от низа в условиях микрогравитации, что приводит к дезориентированному движению», – объяснил Ван.
Образцы воды, собранные в этой космической водной экосистеме, были доставлены на Землю космическим аппаратом «Шэньчжоу-18» в ноябре 2024 года, и теперь ученые вовсю погрузились в их дальнейшее изучение.
Надо сказать, что зебровые рыбки имеет высокую геномную схожесть с людьми. Они маленькие, быстро размножаются и имеют короткий цикл развития, что делает их основным модельным организмом в науках о жизни. Они широко используются в научных исследованиях, охватывающих различные области физиологии, включая кроветворение, сердечно-сосудистое здоровье, почки, скелетную систему, опухоли и эпилепсию.
Микрогравитация в космосе может вызывать ряд патофизиологических явлений у людей, таких как сердечно-сосудистые проблемы, ослабленный иммунитет, потеря костной массы, атрофия мышц и гормональный дисбаланс. Понимание этих эффектов является ключевым научным направлением в космической биологии. Это исследование расширит понимание того, как космическая среда влияет на гены, клетки и жизнь в целом.
Ученый пояснил, что проводимый эксперимент заложил прочную базу для дальнейших исследований состояния здоровья космонавтов с использованием данио-рерио в качестве модели: «Заглядывая вперед, поскольку люди мечтают однажды попасть и на другие планеты, устойчивое жизнеобеспечение имеет решающее значение. Водные существа, такие как рыбы и креветки, с их высокой конверсией корма, могут стать идеальным источником белка».
