据央视新闻近日报道，中国空间站未来将迎新生命体——涡虫，参与空间科学实验。据了解，涡虫是一种拥有强大再生能力的扁形动物，其生命历程已经超过5.2亿年，是生物学研究中常用的动物实验材料之一。涡虫为何被选为太空实验对象？研究涡虫对科研会有哪些贡献？涡虫在轨试验又会遇到哪些困难？

空间实验的“明星”

涡虫是一种生活在淡水中的扁形动物，大多数种类呈浅棕色，常在岩石表面缓慢爬行，是湿地生态系统中不起眼却不可或缺的一部分。

然而，这种貌不惊人的小生物，被科学家选为太空实验的重要对象，是因为其拥有令人惊叹的生物学特性。

首先，涡虫具有极强的再生能力，即使被切成几段，每一段都能再生为完整个体。这种能力使它们成为人类研究微重力和太空辐射条件下组织再生与细胞分化机制的理想模型。

其次，令人惊奇的是，它们在适宜条件下几乎可以“永生”。美国宇航局曾在一次实验中观察到，一只在太空中断尾的涡虫，在返回地球后竟意外长出了两个头，这为科学家研究太空环境对生物神经系统的影响提供了新线索。

此外，涡虫体型微小、成本低廉、饲养方便，非常适合在太空舱或立方卫星中进行长期观察和回收实验。作为一种原始的多细胞动物，它们对极端环境的适应性，为人类探索生命在非地球环境中的生存与演化潜力提供了宝贵的信息。

在轨实验揭秘

此次涡虫的在轨实验研究，有望帮助人类在研究再生医学、干细胞生物学等领域取得重要突破。

首先，涡虫在微重力和高辐射的太空环境中，其组织再生是否依然能够保持精确和对称性，是研究重力对生物发育与细胞分化影响的理想切入点。已有研究表明，太空环境可能干扰涡虫体轴的形成机制。因此，继续开展涡虫的在轨实验，将有望为理解生物体的发育空间调控提供新的线索。

所谓发育空间调控，是指在生物个体发育过程中，细胞会根据所处位置接受特定信号，并给出增殖、分化、迁移或凋亡等反应，从而形成结构有序、功能明确的组织和器官。涡虫作为再生能力极强的模型动物，正是研究这一机制在太空中是否发生变化的理想对象。

其次，涡虫体内含有活跃的多能干细胞，这使它成为研究太空辐射对细胞分裂、DNA修复和肿瘤发生机制的天然模型。在在轨实验中，科学家可以观察这些干细胞如何应对DNA损伤、是否激活特定的修复路径，并研究其增殖和分化模式是否受到影响。

因此，涡虫的在轨研究将不仅有助于揭示太空环境下干细胞疗法的可行性，也可能推动抗辐射药物的开发进程，为人类在深空探索中的健康保障提供重要支持。

更进一步，尽管涡虫的神经系统简单，却具有学习和记忆功能。其再生出新脑后仍保留原有行为，这使它成为研究记忆储存、行为调控与神经再生的独特平台。所以，在空间站里观察涡虫的行为变化、感知能力与节律控制，将有助于理解太空对生物神经系统的影响，为深空任务中维持生命体行为稳定提供生物学基础。

那么，涡虫在轨试验会遇到哪些困难呢？

第一是环境适应性问题。太空中的微重力、高辐射以及封闭的生态系统与地球环境大不相同。这些因素可能导致涡虫在再生过程中出现异常，比如发育偏差、体轴紊乱，甚至行为异常。尤其在微重力条件下，细胞的极性分布、分化信号传导和组织重建机制都可能受到干扰，从而影响实验的可控性和重复性。

其次是实验操作与监测手段的限制。由于涡虫体型微小、活动灵活，在空间站中需要特别设计的微型生物装置，以维持适宜的温度、湿度、水质和光照条件。同时，为了精确观察涡虫的再生过程和行为变化，还需搭载高分辨率的成像系统和自动化行为监测装置，这对空间实验设备的设计、集成和稳定运行提出了很高的技术要求。

此外，样本返回和数据解读也是一大难点。涡虫的某些生理变化，例如基因表达水平或蛋白质修饰状态，可能只在太空环境中短暂出现，一旦返回地球，很可能迅速恢复，从而使地面检测无法真实反映太空效应。因此，实验必须在轨道上进行实时采样和初步分析，甚至发展如“在轨基因组测序”这样的前沿技术，才能保证实验数据的科学性和时效性。

丰富经验助力

此前，我国在在轨生物实验方面积累了宝贵经验。在“天宫”系列空间实验中，我们已积累了丰富的技术和管理经验，这些都能为此次涡虫实验提供重要借鉴。

在实验设备设计、环境控制、样本管理与数据获取等方面，此前实验与涡虫实验有大量共通之处，能显著提升此次实验的科学性与可靠性。

在微型生物装置设计与控制技术方面，我国曾成功支持多种小型生物（如线虫、果蝇）在太空中存活和繁殖。这些经验可用于指导涡虫实验中微环境系统的设计，包括温度、水质、气体交换与光照周期的精准控制，确保其再生活性与行为表现不会受到非实验性干扰。

而且，在太空样本采集与实时分析领域，各种在轨生物实验的技术具备高度通用性。例如在空间站上部署的冷冻储存设备、显微成像系统、在轨实验数据提取与测序平台，可为涡虫实验提供从形态学、行为学到分子水平的实时数据采集支持，有效解决样本返回导致的数据滞后与变性问题。

在实验方案管理和风险应对机制方面，我国具备一整套空间生命科学实验流程，从实验设计、载荷集成、发射运行到回收分析的全链条管理体系，可直接用于优化涡虫实验的流程与质量控制。

此外，人类过往在不同物种中观察到的“太空适应性反应”，如基因表达改变、发育轴异常等，与涡虫可能出现的现象存在高度共性，能帮助科学家们更快识别变量、解析机制，提升实验效率与成果转化水平。

来源/《中国航天报·飞天科普周刊》，原标题《中国空间站迎新之涡虫上太空》

文/闻新 王奕杰

编辑/王欣婷