Рыбы в космосе

Полёты рыб в космосе  — серия биологических экспериментов над рыбами, проводимых на орбите Земли. Это часть экспериментов с животными в космосе, основная задача, которых определить влияние факторов космического полёта на рост, развитие, адаптацию, поведение живых организмов.

Рыбы — животные, которое проводят свою жизнь в воде в состоянии, похожем на космическую невесомость. Это состояние возникает в результате того, что сила Архимеда компенсирует силу тяжести. Изучение рыб позволяет установить какое влиянии оказывают другие факторы полёта, а также чем состояние погружения отличается от космической невесомости, и какое влияние эта разница оказывает. Кроме того зачастую рыбы являются хорошими модельными организмами для исследований разного рода.

Запуски

Рыбы

Фундулюсы

Два малька и 50 икринок обыкновенного фундулюса из семейства фундуловых стали одними из первых рыб в космосе. Фундулюсы распространены в Америке и использовались в основном в американских экспериментах. Этот вид известен своей выносливостью и способностью переносить колебания температуры от 6 до 35 °C и изменения солёности, что очень подходит для сложных условий космического полёта. Кроме того, их геном пластичен и внешний вид меняется в зависимости от среды, что хорошо для проведения наблюдений.

Основная цель экспериментов с рыбами этого семейства была в изучении развития эмбрионов. В рамках небольшого месячного полёта удалось пронаблюдать все стадии. В рамках как первого, так и последующих полётов никаких отклонений в развитии фундулюсов выявлено не было. В эксперименте на Бионе 3 были замечены все же отклонения, но при изучении контрольной группы рыбок на Земле было установлено, что причиной стала новая токсичная маркировочная лента^[19].

В поведении же рыб сразу обнаружилась особенность. Рыбы первые три дня двигались петлями, выписывали восьмёрки, не зная, в какую сторону плыть, хаотично ориентировали своё тело в пространстве. На третий день рыбы плавали уже обычным образом, спиной к источнику света. Вылупившиеся в невесомости мальки изначально плавали так же, как их старшие представители, но когда аквариум встряхивали, их движение становилось петлеобразным. Внутреннее ухо рыб не связано с плавучестью и в космической невесомости не даёт информации о положении тела^[20][21].

Данио-рерио

Данио-рерио — второй вид рыб побывавших в космосе. Этот распространённый в СССР как и во всем мире вид очень часто используют при изучении биологии развития. Эмбрион развивается быстро и проходит стадии от яйца до личинки всего за три дня, что подходит для краткосрочных полётов. Эмбрионы крупные, прозрачные и развиваются вне матери, что облегчает наблюдение за ними. Мальки тоже на ранних стадия развития прозрачны, что позволяет изучать структуру костей скелета и вымывание кальция из костей, которой наблюдается в космосе. Исследования никаких отклонений в развитии эмбрионов не выявляли. Кроме того данио-рерио часто используют в генетических исследованиях. Трансгенных данио-рерио, которые экспрессируют флуоресцентные белки внутри тела используются в исследованиях для получения трёхмерной визуализации различных тканей, скелета, мышц и сухожилий^[22][23]. Такие эксперименты помогают в изучении мышечной дистрофии.

Однако, один из экспериментов, проводимых на миссии Союз-Аполлон закончился неудачно. В аквариуме с мальками рыб была закачана вода с кислородом на 10 дней. Для перехода из корабля Союз с воздушной средой в Аполлон с кислородной средой в стыковочном агрегате сбрасывалось давление, чтобы подготовить организм. Оно было сброшено с 760 до 550 мм ртутного столба. Из-за перепада давления аквариумы лопнули. Вода осталась в контейнере, но кислород весь вышел, рыбки погибли. А. А. Леонов в бортжурнале сделал запись^[24]:

«Как себя чувствуют рыбки? 

-Хорошо, они все погибли»

Гуппи

Гуппи — самая популярная и неприхотливая аквариумная рыбка, но чувствительная к различным изменениям в окружающей среде. Хорошо изучена благодаря своей распространённости. Характерной особенностью гуппи является яйцеживорождение. В отличие от большинства других рыб, оплодотворение икры и развитие эмбриона происходит не во внешней среде, а в теле самки. В результате на свет появляется уже сформированный малёк. Это повышает шансы малька на выживание. В целях изучить эмбриональное развитие в космосе в варианте яйцеживорождения этих рыб и отправляли.

Рыба-жаба

Более крупные рыбы рыбы-жабы отправлялись в космос на миссиях шаттла. Эти неприхотливые рыбы способны даже некоторое время пребывать вне аквариума. У рыб-жаб органы равновесия схожи с человеческими, при этом отолиты внутреннего уха рыбы способны расти, и этот рост зависит от среды обитания. По структуре отолитов можно было определить какие адаптивные изменения во внутреннем ухе происходят в невесомости. У данной рыбы важным критерием отбора была плоская форма рыла, благодаря которой на рыбе легко крепились датчики, которые проверяли скорость электрических сигналов рецепторов нервной системы на стимулы от вестибулярного аппарата^[25].

В структуре внутреннего уха значимых отклонений не выявлено, но чувствительность была повышена в среднем в 3 раза. На Земле гиперчувствительность сохранялась в течение суток. На вторые сутки всё приходило в норму^[26].

Японская оризия

В условиях параболического полёта, где создаётся искусственная невесомость в течение короткого промежутка времени, было обнаружено, что одна из групп японских оризий вела себя обычно и не двигалась петлями, как это делают другие рыбы. Эта особенность поведения позволяла совершить некоторые эксперименты. В первых полётах с этой рыбой ставились эксперименты по нересту в невесомости, что успешно удалось осуществить. По сути японская оризия стала первым позвоночным, спаривавшимся в космосе^[27]. В общей сложности во время первого эксперимента STS-65 оризии отложили 43 икринки, из которых в космосе вылупились 8 мальков и ещё 30 мальков вылупились в течение 3 дней после приземления. Двое мальков, родившихся в космосе, позже дали своё потомство. Скорость размножения космических рыб согласовывалась с показателями земных рыб в контрольных экспериментах^[28].

Икринки и мальки оризии прозрачны, что позволяет наблюдать процесс развития эмбрионов, костей и мышц^[29]. Геном рыбки оризии был расшифрован в 2007 году^[30], и это позволило изучать экспрессию (активность) всех генов в космических и земных образцах. Что подтолкнуло исследователей к повторной отправке этих рыб. В некоторых экспериментах проводилась модификация генов, отвечающий за развитие костей, и наблюдалось изменения роста костной ткани и влияния гравитации на изменения структуры скелета и самих тканей^[31]. Ранее считалось, что уменьшение плотности костей в невесомости наступает только через 10 дней, но у рыб это началось сразу же в первые дни полёта^[32].

Аквариумы

Для рыб необходимо обеспечить особую среду обитания. В космосе это делается с помощью особых установок, резервуаров и аквариумов^[33]

В миссиях Союз-Аполлон и Скайлэб рыбы находились в обычных пластиковых пакетах, наполненных водой и кислородом.

На шаттлах использовался герметичный бокс STATEX и его модификация STATEX 2. Внутри контейнера под давлением находилась контрольная центрифуга и дополнительное помещение для экспериментального оборудования.

Бокс ARF уже представлял собой универсальный контейнер, который мог располагаться в большом количестве экспедиций.

Для экспериментов с вестибулярным аппаратом рыб был разработан специальный аквариум VFEU. В нём используется система очистки воды и биорегенеративные системы^[34].

Те же системы нашли применение в комплексе AAEU, но уже для стандартных экспериментов с размножением и развитием рыб.

Минимумодуль CEBAS уже представлял собой резервуар объёмом 8,6 литра и в нём реализовывалась закрытая биосфера.

Сейчас на МКС для экспериментов с рыбами используется Водная среда обитания (AQH) с полностью замкнутой биологической системой и автоматическим управлением и возможностью исследовать как рыб, так и их мальков в течение трёх поколений^[16].

Примечания

Ссылки

• Астронавт НАСА Барри Уилмор о разведении данио рерио в космосе

Эта страница в последний раз была отредактирована 12 февраля 2023 в 16:36.