在中國酒泉衛星發射中心空間應用系統科學實驗樣品制備室，工作人員處理培養的金魚藻。新華社發

　　在北京的中國科學院空間應用工程與技術中心，工作人員檢查跟隨神舟十八號載人飛船返回艙返回的實驗樣品狀態。新華社發

　　北京航天飛行控制中心拍攝的神舟十九號航天員王浩澤在空間站組合體艙內協同工作的畫面。新華社發

　　神舟二十號載人飛船成功對接空間站天和核心艙的模擬畫面。新華社發

　　神舟十七號航天員乘組在軌展示和介紹第三屆“天宮畫展”作品。

　　一位小朋友在上海喜瑪拉雅美術館參觀“無穹”航天展。新華社發

　　 【記者觀察】

　　 浩瀚無垠的宇宙中繁星閃爍，中國空間站是其中那顆璀璨的明珠，綻放著奪目的科技之光。

　　 空間科學是充滿新發現機遇、探索重要科學規律、獲得顯著應用效益的突破口。因具備長期微重力、宇宙輻射等特殊環境，以及航天員參與、天地往返運輸等特殊優勢，中國空間站成為諸學科解決重要科學與應用問題的獨特有效途徑，也是開展突破性空間新技術試驗的重要平台。

　　 4月30日，神舟十九號載人飛船返回艙在東風著陸場成功著陸，3名航天員結束任務，安全回家。他們在這間特殊的實驗室在軌工作和生活183天，這趟“太空出差”之旅完成了大量空間科學實（試）驗。

　　 那麼，自建成以來，“高大上”的中國空間站到底都做了什麼？取得了哪些成果？

　　1.2升的生態系統，開啟太空水生生命新探索

　　 “那些可愛的斑馬魚除了完成它們的使命任務，還充當了我們的小團寵，是我們重要的心靈寄托。”在神舟十八號航天員乘組太空歸來后的記者見面會上，航天員李廣蘇回憶起進駐空間站當天首次見到斑馬魚的情景，“它們不怎麼動，形態各異地停在原地，過了幾天發現它們明顯活潑了，並且可以很好地控制自己游到想去的地方，看來它們也需要適應太空環境。”

　　 因基因與人類基因相似度高且體形小、繁殖快、發育周期短，斑馬魚堪稱“水中小白鼠”。

　　 2024年4月25日，2雌2雄共4尾斑馬魚“搭乘”神舟十八號入駐中國空間站，這也是中國空間站除了航天員以外迎來的首種脊椎動物“居民”。

　　 它們與4克金魚藻一起組成了一個1.2升的小型水生生態系統，入駐問天艙生命生態櫃。這個裝置巧妙地被一塊擋板隔開，一側是700毫升魚室，另一側是500毫升植物培養間，擋板上密布的小孔使水中成分在兩者間自由流通。其間，水生支持裝置為金魚藻提供了發光二極管光源，支持金魚藻正常進行光合作用，確保這個生態系統的氧含量能滿足斑馬魚的生存需求。

　　 值得一提的是，這套裝置還配備了整套“直播”系統，地面的科研人員能實時看到斑馬魚和金魚藻的狀態，並詳細了解水中各項環境指標的變化。“這個實驗原計劃運行30天，最終實際成功運行了43天，超出了預期目標。”中國科學院水生生物研究所研究員王高鴻介紹，通過天地對比發現，斑馬魚在軌出現背腹面顛倒游泳、旋轉運動、轉圈等空間運動行為異常現象。

　　 實驗期間，斑馬魚在空間站成功繁殖產卵，航天員進行了3次水樣樣品採集、1次魚食更換以及1次魚卵收集等操作，並在實驗結束后對斑馬魚進行了無害的固定和處理。2024年11月4日，“太空養魚”的回收水樣、魚卵等樣品跟隨神舟十八號航天員乘組返回地球。

　　 “這項實驗實現了中國在太空培養脊椎動物的突破，創造了國際上空間水生生態系統在軌運行最長紀錄，為空間密閉生態系統物質循環研究提供理論支撐。”王高鴻滿懷憧憬地表示，這為后續利用斑馬魚作為脊椎動物模式生物，開展全面系統的空間生物學理論研究和空間水產開發提供了重要平台。

　　 目前，王高鴻團隊正在對樣品水化學和微生物宏基因組進行研究，分析空間環境下水生生態系統物質循環與微生物演替的相關機制。“未來我們將充分利用現有水生生保系統平台，聯合我國的斑馬魚研究團隊開展太空環境下斑馬魚配子發生與跨代遺傳、骨丟失、肌肉萎縮、內分泌紊亂、免疫和營養代謝等研究。”王高鴻說。

　　“太空水稻”豐收，有效支撐未來載人深空探測

　　 水稻是人類主要的糧食作物之一，也是未來載人深空探測生命支持系統的主要候選糧食作物。重力是地球上決定生命空間秩序的關鍵因素。而開花，是植物結出新一代種子的前提。水稻的種子，進入太空環境，能正常萌發、生長、開花，進而結出種子嗎？

　　 答案是可行的。

　　 2024年金秋時節，中國大地上一片特殊的稻田引人注目，這裡種植的水稻種子是空間站返回的第三代種子。2022年，在中國空間站進行的為期120天的水稻實驗，首次在軌完成水稻“從種子到種子”全生命周期培養。種子交還到科學家手中，又在田裡獲得了豐收。

　　 “天上回來的那些種子，葡萄糖、果糖的含量比地面種子高出5到6倍，蛋白質含量也更豐富，煮完后吃起來應該很甜。”早在2002年，中國科學院分子植物科學卓越創新中心（以下簡稱“分子植物卓越中心”）研究員鄭慧瓊課題組就試圖解答“微重力條件下，不同光周期途徑如何調控開花”這一問題。從神舟四號到實踐八號，一直到空間站，該團隊開展了從空間細胞融合到模式植物全生命周期培養的系列實驗。

　　 在我國空間站生命科學項目中，鄭慧瓊帶領的研究團隊承擔了“微重力條件下高等植物開花調控的分子機理”項目。鄭慧瓊介紹，從2022年7月29日注入營養液啟動實驗，至11月25日結束實驗，“微重力條件下高等植物開花調控的分子機理”項目共開展在軌實驗120天，完成了擬南芥和水稻種子萌發、幼苗生長、開花結籽全生命周期的培養實驗。

　　 團隊成員、分子植物卓越中心實驗師王麗華介紹，團隊以模式植物擬南芥和水稻為主要研究對象，聚焦三個方面：分析比較微重力在植物開花過程中的作用﹔揭示微重力調控植物開花的分子基礎與關鍵基因的表達變化﹔解析長期空間微重力條件下植物開花基因表達的調控網絡機制在植物對空間環境適應性中的作用機理。

　　 在微重力條件下高等植物開花調控的分子機理實驗項目中，科研人員巧妙利用在軌實時圖像和返回的擬南芥實驗材料，獲得了不同開花時間擬南芥響應微重力的生長發育表型數據和天地比對轉錄組數據。“這些數據為深入解析植物通過調整開花時間適應空間微重力的分子機理提供了全新視角，也為利用相關的轉錄調控元件人為控制空間植物的開花時間、培育具有較強空間環境適應能力的植物提供了新路徑。”王麗華說。

　　 如今，從空間站返回地球的水稻種子經大田繁殖，已獲得第三代種子。研究團隊還首次在空間微重力條件下完成了水稻再生，獲得了有活力的再生稻種子。“這為未來空間生命生態生保系統利用水稻進行糧食生產開辟了新思路。”王麗華欣喜地說。

　　解密對抗失重影響，造福人類生命健康

　　 在探索太空的征程中，航天員的身體將經歷一系列變化——骨丟失、肌萎縮、心血管功能下降、免疫功能下降等。為什麼失重會導致如此廣泛的生理影響？科學家們開展了哪些助力航天員對抗這些變化的研究？

　　 “針對失重環境導致的骨丟失問題，我們在國際上首次分析了長期飛行航天員骨代謝影響糖脂代謝的規律及機制，發現長期飛行降低鈣磷代謝調節能力，減弱骨形成，促進部分骨吸收活性。”中國航天員科研訓練中心航天員系統副總設計師李瑩輝告訴記者，我國研發的“骨丟失對抗儀”通過對小腿的脛骨施加短時、高頻、低幅力刺激，促進成骨細胞活性並抑制骨丟失。“這項技術經5次長期飛行實驗驗証，從神十八任務開始應用於航天員失重生理效應防護，對地面老年骨質疏鬆症的輔助治療也有良好應用前景。”

　　 值得關注的是，中醫的“整體觀”和“平衡調節”理念，與長期失重飛行對身體健康的廣泛影響十分契合。科學家們利用在軌中醫四診儀數字化信息，建立在軌飛行人體面色、舌象、脈象分析技術，發現了長期飛行陰陽平衡基礎上的8種中醫証型。研發的穿戴式、便攜式穴位刺激裝置，已完成6次飛行的健康調理研究驗証，其中穿戴式穴位刺激服從神十八任務開始應用於航天員生理效應防護。該成果可應用於極地科考、航海、潛艇等，對地面心血管、衰老退行性疾病的輔助治療也有良好應用前景。

　　 圍繞失重性骨丟失、肌萎縮、心血管機能紊亂等長期飛行三大失重生理效應，航天醫學實驗領域開展了空間細胞學實驗探索性研究，取得多項國際前沿創新成果。

　　 在長期飛行骨肌問題細胞學研究方面，科研人員首次發現骨骼肌衛星細胞分化障礙是導致長期飛行肌萎縮的重要原因，為空間肌萎縮、老年肌少症、杜氏肌營養不良症等防治提供新的治療思路。在失重心血管功能障礙方面，完成我國首例“太空器官芯片”研制與在軌應用，也是國際上首例空間血管器官芯片，標志著我國已具備在軌開展器官芯片研究的能力，實現了空間醫學實驗從2D細胞到3D組織器官的提升，相關成果榮獲2023年度中國生命科學領域十大進展。

　　 “我們的目標是，圍繞人類太空長期生存面臨的航天醫學問題，面向國家發展戰略和國民健康，系統開展基礎性、前瞻性、探知性空間實驗研究，產出一批有影響力的原創性研究成果，豐富航天醫學理論，發展航天醫學新技術，支撐載人航天持續發展，推動國家相關科技發展戰略，惠及國計民生和大眾健康。”李瑩輝對未來充滿期待。

　　 這些在太空進行的實驗，既關照地面，也將目光投向更遠的宇宙。當人類仰望星空，那劃過天際的中國空間站身影，承載著無數的夢想與希望，正書寫著屬於中國乃至全人類的壯麗詩篇。（本報記者 章文）

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