半岛公开课｜航天鼠“出差”归来！这些“动物航天员”为人类太空驻留、星际旅行探路

中国航天鼠“出差”回来了

14日，中国空间站第九批空间科学实验样品随神舟二十一号飞船顺利返回，其中包括实验小鼠等在内的实验样品总重达46.67公斤。

原定5-7天“短期出差”的4位“航天员”小鼠，因飞船推迟返回升级为近两周的“超长加班”，这份意外也让小鼠太空之旅的科研价值翻倍。

小鼠返回后状态如何？

4位“航天员”小鼠返回后

工作人员为它们铺好了柔软的垫料

并且放上了它喜欢吃的果冻、饲料

小鼠们也终于吃到了“家乡的味道”

据科研人员介绍，小鼠状态恢复得很好

已经开始进食

小鼠在太空生活得怎么样？

在太空，最大的变化就是没有白天黑夜

科学家特意在“鼠房”安装了照明系统

早上7时亮灯，晚上7时熄灯

模拟地球的日出日落

为它们守护着“生物钟”

在太空，卫生也是个大问题

因为毛发、食物残渣和粪便

都会在空中乱飘

一不留神就会被吸入

所以，装置里特意安装了“风场”系统

可以把垃圾吹进收集盒

尽可能为小鼠提供清洁的环境

小鼠在太空都有哪些变化？

失重让小鼠迷失方向

把四面墙壁都当成了地面

小鼠上演了各种“飞檐走壁”的绝活

研究人员发现

它们在太空饭量略减但饮水增多了

科研人员将对小鼠的行为、生理生化等

关键指标开展研究

初步解析小鼠对空间环境的

应激响应与适应性变化规律

为进一步理解

空间环境对生命体的影响提供科学依据

中国科学院空间应用工程与技术中心

研究员张璐表示

目前科研团队已建立

天地一体化动物培养体系

为后续研究奠定了基础

通过对小鼠的生物研究

有望助力理解

生物体在太空微重力环境下的变化

推演其对人类肌肉、

骨骼等方面的潜在影响

“动物航天员”对航天事业做出过哪些贡献？

今后还将实现哪些目标？

首位环绕地球运行的“动物航天员”小狗莱卡。

1961年2月，黑猩猩哈姆从太空成功回到地球。

“入住”天宫空间站的小鼠状态良好（视频截图）。

神舟二十号、神舟二十一号航天员乘组“太空会师”（视频截图）。

2025年10月31日，搭载神舟二十一号载人飞船的长征二号F遥二十一运载火箭点火发射。

在人类探索外层空间的历程中，其实已有不少地球生灵跻身其间。

比如，神舟二十号曾携带一批涡虫开展空间再生实验，主要研究在空间微重力和辐射环境下，涡虫再生的特征变化以及参与调控的可能分子机制，以期找到一些特征性分子来干预航天员长期驻轨造成的损伤和支撑修复。

在此之前，还有神舟八号、十号、十五号、十六号的秀丽隐杆线虫，神舟十八号、二十号的斑马鱼和神舟十九号的果蝇。

其实，在人类探索太空的进程中，狗、鼠、猴、黑猩猩、猫、兔、鸡、龟、壁虎、蝾螈、蛙、鱼、蜘蛛、蚕、蝇、涡虫、线虫、水熊虫等多种陆生或水生动物都曾去过太空，这些生物“上天”有助于研究太空环境和长久生活的问题。

长期驻留需要生物天地对照实验

要说太空和地球环境有何不同，基本上就是两点：微重力和高辐射。人的骨密度和肌肉量是为了抵抗重力，长期在微重力环境中生活可能导致骨质疏松、肌肉萎缩。来自星际空间和太阳的射线是更大的风险，虽然天宫空间站运行在范·艾伦带（环绕地球的高能粒子辐射带）下方，尽可能地降低了辐射量，但航天员罹患癌症的风险恐怕还是要高于常人。

不过，风险有多高？在太空生活多久会面临风险？如果要去往更远的地方，如月球基地或火星又将遭遇什么样的生存考验？这些都需要“动物航天员”协助研究。

1968年9月，苏联的探测器5号去月球背后绕了一下，又返回地球。其乘组包括2只四爪陆龟和一些酪蝇、黄粉虫、植物、种子、细菌及其他生物。在7天的旅程中，大家都活得挺好，尽管陆龟的体重轻了10%，但依旧活跃，胃口也不错。1970年11月，轨道蛙耳石航天器携带2只牛蛙一飞冲天，这次任务配备了旋转式重力模拟系统，可在有重力和微重力之间来回切换，用于研究长期微重力环境的作用。1972年12月发射的阿波罗17号载有5只纤小囊鼠，它们的头皮下植有辐射监测器，以研究宇宙射线的影响。国际空间站里还有一个水族箱，配有饲喂系统、水循环系统和模拟昼夜的LED灯，用鱼类来研究骨质疏松和肌肉退化的问题。

挑选哪些生物上天，是有规律可循的。“动物航天员”的选择与实际任务的目标要有关联性。在最初的生存测试阶段，选的动物是那些比较容易训练、与人类相似或者兽医比较熟悉的，便于判断伤病乃至死因。而对于为期较长的生存测试，就要用到耐力超级强、能够忍饥挨饿的动物。不仅如此，它们还要易于理解、便于观测，比如秀丽隐杆线虫不但细胞个数固定确知，就连每个细胞的分化顺序都已被研究得清清楚楚。斑马鱼和随神舟十九号上天的果蝇也都是遗传科学的重要模式物种，基因组已全部完成测序。其中，斑马鱼身体透明，便于观察，并且生命周期很短，能在短时间内观测好几代。

研究长期太空任务时，往往会在地面上留有同种动物的对照组，双方吃相同的食物，身处相同的光照和环境温度，以此得到更可靠的科学数据。比如，为了确保从同一条起跑线出发，此次神舟二十一号携带的这批小鼠不是大家更熟悉的小白鼠，而是属于近交系的黑色小鼠，它们的基因差异极小，训练筛选前后和发射前后得到的实验数据都有可比性。当然，参与这类对照研究的也有过人类双胞胎：斯科特·凯利在2015年至2016年住在国际空间站上，而他的兄弟马克·凯利则留在地球作为对照组。

“动物航天员”能为星际旅行做什么

如前文所说，派动物去太空的动机起初就是替人类探路，看看在地球周边的外层空间能否生存；这一关过了，就要看能否活得长久，以便驻留空间站或去往更遥远的深空；再往后，还要研究繁衍问题，探讨星际旅行的可行性。随着科学技术的进步，人们对太空探路的需求逐渐减少。现在，除了研究人类在太空中长期生活和医疗的问题之外，利用“动物航天员”主要是研究地球生命本身，进一步探讨宇宙中生命形式和演化过程的深层意义。

事实上，一切都是生存问题：从当下的生存问题，到长期生存问题，再到种群生存问题。

在太空中，宇宙射线对生殖细胞的危害显而易见，微重力的影响则较为隐蔽。受精卵发育时能否分出动物极和植物极？蛇卵、鸟卵和外界的气体交换能否畅通？哺乳动物的受精卵能否顺利着床？这些问题都事关目标更远大的未来星际旅行。

1989年3月，作为一项科教实验，32只鸡胚胎随美国发现号航天飞机前往太空，以研究胚胎在微重力中的发育（最后孵出不少）。1994年11月和1995年7月，两组怀孕的褐家鼠分别乘美国亚特兰蒂斯号和发现号航天飞机到太空兜了一圈，回来后产下体重正常的幼崽，这表明胎儿置身太空环境，在怀孕后期仍能正常发育。2021年8月，日本山梨大学研究人员从怀孕小鼠身上提取了处于早期双细胞阶段的胚胎，送往国际空间站发育了4天。2023年10月发表的研究报告显示，这些胚胎没有出现辐射后的DNA损伤，并在微重力环境中表现出正常的结构发育，分化出了胎儿和胎盘两组细胞。

目前，还没有哺乳动物在太空中从受精到分娩的全流程记录，也不清楚刚出生的幼崽在太空中有没有生存困难。所以，神舟二十一号4只小鼠实验的后续任务非常值得期待。

在探索太空的征途中，认识到生命的顽强是人们最大的收获，尽管这种认识有时来自意外的悲剧。2003年2月，美国哥伦比亚号航天飞机完成STS-107任务，返航时不幸解体，7名航天员罹难。在事后搜集到的残骸中有一个加固过的储物柜，人们在柜中的培养皿里意外地发现了几百条微小的秀丽隐杆线虫。由于这种生物的生命周期只有两三周，因此它们从浩劫之日算起，早已繁殖四五代了。在2007年的光子-M3任务中，欧洲空间局将几组水熊虫送入太空，第一组直接暴露在真空中，其他两组还要承受不同剂量的太阳辐射。然而，等这些小家伙重新补水后，第一组直接满血复活，后两组也有3只成功复苏，顽强的生命力令人惊叹。人们认为，到了太阳变成红巨星那天，或许水熊虫还能活到最后。

从这些顽强、坚忍的小生命身上，天体生物学家认识到，生命或生命物质也许有希望、有能力横渡茫茫太空，从一个星球去往另一个星球。同时，结合对陨石、太阳系其他天体以及系外行星的研究探测，“动物航天员”已为生命的起源演化打开了更广泛的思路。

大众·半岛新闻综合自新华网、央视新闻、北京日报、央广网等