神舟二十一號載人飛船已定于2025年10月31日23:44出征太空。此次任務(wù)的航天員乘組由張陸、武飛、張洪章三人組成，由張陸擔(dān)任指令長。但與3名航天員同時(shí)出發(fā)的還有4只嚙齒類動物——兩雌兩雄4只小鼠。

這是我國空間站首次迎來的嚙齒類哺乳動物實(shí)驗(yàn)對象，它們承載著揭開空間生命科學(xué)關(guān)鍵謎題的使命。待在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，它們還將隨飛船返回地面繼續(xù)由相關(guān)科學(xué)家進(jìn)行研究，成為探索“太空如何改變生命”的重要線索載體。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：瞄準(zhǔn)空間生命科學(xué)核心難題

神舟二十一號搭載的小鼠實(shí)驗(yàn)，是一套經(jīng)過精密設(shè)計(jì)的科學(xué)研究方案。從實(shí)驗(yàn)對象選擇到在軌操作，每一步都圍繞“揭示空間環(huán)境對生命的影響”展開。

實(shí)驗(yàn)選用兩對雌雄健康小鼠，是為通過小樣本動態(tài)觀察了解其生命特性，避免個(gè)體差異干擾。

在軌期間，航天員將依托天舟九號貨運(yùn)飛船提前送達(dá)的“哺乳動物飼養(yǎng)裝置”，為小鼠提供穩(wěn)定的生存環(huán)境——該裝置集成了飼料自動供應(yīng)、飲用水循環(huán)、排泄物收集系統(tǒng)，甚至專門設(shè)計(jì)了類似“彈簧躲避籠”的減壓空間，模擬小鼠自然生存中的“鉆洞”習(xí)性，減少太空飛行初期的應(yīng)激反應(yīng)。

此次小鼠太空生存實(shí)驗(yàn)分為兩個(gè)階段：在軌階段重點(diǎn)通過實(shí)時(shí)成像設(shè)備觀察小鼠在失重、密閉環(huán)境下的行為模式，比如活動頻率、社交互動、晝夜節(jié)律變化等；返回地面后，則通過觀察和后續(xù)解剖分析小鼠的心臟、骨骼、肌肉、神經(jīng)系統(tǒng)等多組織器官，探索空間環(huán)境（尤其是微重力和宇宙輻射）引發(fā)的應(yīng)激響應(yīng)與適應(yīng)性變化規(guī)律。

這種“在軌觀察+地面解剖”的組合，能完整還原空間環(huán)境對生命從“行為表現(xiàn)”到“分子機(jī)制”的影響鏈條。

關(guān)鍵謎題：破解空間生命適應(yīng)的底層邏輯

就此次實(shí)驗(yàn)的目的來看，瞄準(zhǔn)的實(shí)為生命在太空環(huán)境下長期生存的三大核心謎題，如下：

謎題1：微重力如何重塑生物行為與器官功能？

微重力是太空環(huán)境最顯著的特征，也是對生命影響最直接的因素。過往人類宇航員在軌駐留時(shí)，由于環(huán)境和地面很不相同，活動量相對也少，多數(shù)會出現(xiàn)肌肉萎縮、骨密度流失、心血管功能紊亂等問題，但由于人類實(shí)驗(yàn)樣本有限、個(gè)體差異大，難以深入解析“從行為到器官”的關(guān)聯(lián)機(jī)制。

小鼠作為與人類基因同源性高達(dá)85%的模式生物，是一種理想的研究載體。此次實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)觀察的“行為模式變化”，正是器官功能改變的“外在信號”——比如小鼠若出現(xiàn)活動量驟減，可能與肌肉力量下降或前庭系統(tǒng)（維持平衡）適應(yīng)有關(guān)；若晝夜節(jié)律紊亂，則可能反映太空環(huán)境對神經(jīng)系統(tǒng)生物鐘的干擾。

而返回后的器官解剖，將進(jìn)一步驗(yàn)證“行為變化”背后的生理機(jī)制：比如骨骼中成骨細(xì)胞活性是否降低、心肌細(xì)胞是否出現(xiàn)結(jié)構(gòu)重塑、大腦內(nèi)與應(yīng)激相關(guān)的激素水平是否異常等。

這一研究的價(jià)值在于，若能明確“微重力→行為變化→器官損傷”的因果鏈條，未來可針對性研發(fā)生命體防護(hù)措施——比如設(shè)計(jì)特定的太空運(yùn)動方案，或開發(fā)能調(diào)節(jié)生物鐘的藥物，為人類長期駐留太空、月球、火星等提供健康保障。

謎題2：密閉環(huán)境與宇宙輻射的“疊加效應(yīng)”如何影響生命應(yīng)激系統(tǒng)？

空間站作為密閉生態(tài)系統(tǒng)，不僅存在微重力，還伴隨宇宙輻射（如高能質(zhì)子、重離子）和環(huán)境壓力（如二氧化碳濃度、溫度波動）。這些因素產(chǎn)生的“疊加效應(yīng)”，對生命應(yīng)激系統(tǒng)的影響遠(yuǎn)復(fù)雜于單一因素，但此前國內(nèi)外研究多聚焦于單一因素，缺乏綜合環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

此次小鼠太空生存實(shí)驗(yàn)的“密閉環(huán)境”設(shè)計(jì)，正是模擬未來長期太空探索的真實(shí)場景。小鼠的應(yīng)激響應(yīng)（如腎上腺激素分泌、免疫系統(tǒng)活性變化），將反映身體對“多重壓力”的適應(yīng)能力——若小鼠出現(xiàn)免疫功能下降，可能意味著密閉環(huán)境與輻射共同削弱了免疫防線；若出現(xiàn)氧化應(yīng)激水平升高，則提示細(xì)胞可能受到輻射損傷。

這些數(shù)據(jù)將幫助相關(guān)科研人員量化“多種空間因素”的危害程度，為空間站環(huán)境控制、輻射防護(hù)裝置升級提供依據(jù)。

值得注意的是，此次實(shí)驗(yàn)選用的小鼠為黑色品系，皮膚色素含量較高，這一選擇并非偶然——色素對宇宙輻射有一定屏蔽作用，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可對比過往白色小鼠（色素少）的輻射耐受數(shù)據(jù)，進(jìn)一步解析“生物自身防護(hù)機(jī)制”與“外部環(huán)境壓力”的關(guān)系和相互作用。

謎題3：空間環(huán)境是否改變生物分子的“手性選擇”？

據(jù)報(bào)道，除了小鼠實(shí)驗(yàn)，神舟二十一號還同步開展“空間環(huán)境下遺傳密碼起源與手性的關(guān)系”項(xiàng)目，可與小鼠實(shí)驗(yàn)形成“宏觀-微觀”互補(bǔ)。

“手性”是生物分子的基本特征——比如構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸多為“左旋”，構(gòu)成核酸的核苷多為“右旋”，這種“同手性”是生命起源的關(guān)鍵謎題之一。

比如，地球重力環(huán)境是否影響了生物分子的“手性選擇”？太空微重力環(huán)境能否打破這種選擇規(guī)律？這一問題不僅關(guān)乎生命起源的認(rèn)知，也會影響太空制藥、空間合成生物學(xué)的發(fā)展，有醫(yī)藥學(xué)家認(rèn)為若能在太空合成“右旋氨基酸”，可能開發(fā)出地球上無法生產(chǎn)的新型藥物。

通過探索“氨基酸-核苷的手性組合規(guī)律”，便能試圖驗(yàn)證“重力環(huán)境是生物分子同手性起源的關(guān)鍵因素”這一假說。而小鼠實(shí)驗(yàn)的分子層面分析（如器官中蛋白質(zhì)的手性是否發(fā)生微小變化），則能從“宏觀生物”角度呼應(yīng)這一微觀研究，形成“分子-細(xì)胞-器官-個(gè)體”的完整證據(jù)鏈，推動人類對生命起源與太空生命適應(yīng)的認(rèn)知突破。

可見，這次的小鼠太空生存實(shí)驗(yàn)，既是當(dāng)前空間生命科學(xué)的研究空白，也為未來人類長期太空探索提供關(guān)鍵支撐，也可為人類在月球和火星等的外星生存探路！

中外對比：從“單一實(shí)驗(yàn)”到“系統(tǒng)研究”的跨越

回顧國內(nèi)外太空動物實(shí)驗(yàn)史，此次神舟二十一號小鼠實(shí)驗(yàn)標(biāo)志著中國空間生命科學(xué)研究從“跟隨”走向“引領(lǐng)”，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與研究深度上實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵突破。

早在上世紀(jì)50年代，蘇聯(lián)就將犬（如“萊卡”）送入太空，美國則在60年代用猴子、小鼠開展實(shí)驗(yàn)，但早期實(shí)驗(yàn)多聚焦于“生命能否在太空存活”這種簡單的生存可能性探索，比如驗(yàn)證飛船生命保障系統(tǒng)的可靠性，對“空間環(huán)境如何影響生命”的研究較淺。

2003年時(shí)，美國航天飛機(jī)曾搭載小鼠開展“微重力對骨骼影響”實(shí)驗(yàn)，首次深入器官層面，但樣本僅2只，且未涉及返回后的解剖分析；2018年時(shí)，俄羅斯“聯(lián)盟號”搭載小鼠在軌駐留30天，重點(diǎn)研究肌肉萎縮，但未結(jié)合密閉環(huán)境與輻射的綜合影響。美國2024年也開展了“太空小鼠實(shí)驗(yàn)”，雖也涉及返回解剖，但未與人類航天員任務(wù)同步，缺乏這種“跨物種對比”的研究價(jià)值。

相比之前國外的生物太空生存實(shí)驗(yàn)，我國的太空動物實(shí)驗(yàn)則不斷地實(shí)現(xiàn)“階梯式突破”：2016年神舟十一號搭載了果蠅，探索微重力對昆蟲發(fā)育的影響；2021年天和核心艙則搭載線蟲，解析分子層面的適應(yīng)機(jī)制。2024年，來自武漢的4尾斑馬魚“乘坐”神舟十八號進(jìn)入空間站，研究水生生物的太空生存狀態(tài)和生理變化。

此次小鼠實(shí)驗(yàn)，首次實(shí)現(xiàn)“模式生物+在軌飼養(yǎng)+返回解剖+多因素研究”的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在樣本多樣性、實(shí)驗(yàn)周期、研究維度上均超越過往，其獨(dú)特優(yōu)勢在于“與人類航天任務(wù)深度融合”，能更精準(zhǔn)地將動物實(shí)驗(yàn)結(jié)果轉(zhuǎn)化為人類防護(hù)方案。

現(xiàn)實(shí)意義：為人類太空探索筑牢“生命安全線”

此次小鼠實(shí)驗(yàn)的價(jià)值，不僅在于解答科學(xué)謎題，更直接服務(wù)于未來人類太空探索的現(xiàn)實(shí)需求。從短期來看，實(shí)驗(yàn)結(jié)果將為中國空間站后續(xù)的“空間生命科學(xué)平臺”建設(shè)提供依據(jù)——比如根據(jù)小鼠飼養(yǎng)過程中發(fā)現(xiàn)的問題，優(yōu)化未來大型動物（如兔子、小型豬）的在軌飼養(yǎng)裝置；根據(jù)輻射對小鼠的影響數(shù)據(jù)，升級空間站的輻射防護(hù)屏蔽層。

從長期來看，這一研究將為太空旅行、深空空間站長期駐守，“月球基地”和“火星探測”等深空任務(wù)奠定基礎(chǔ)。此次實(shí)驗(yàn)揭示的“微重力-器官適應(yīng)”機(jī)制，可指導(dǎo)火星基地設(shè)計(jì)“人工重力艙”；而“密閉環(huán)境應(yīng)激響應(yīng)”數(shù)據(jù)，能幫助優(yōu)化火星艙內(nèi)的生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)，減少宇航員的心理與生理壓力。

此外，試驗(yàn)還將推動空間生物技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。比如若發(fā)現(xiàn)太空環(huán)境能改變某些生物分子的結(jié)構(gòu)，可能開發(fā)出“太空制藥”新方向——過往研究已發(fā)現(xiàn)，在微重力下合成的蛋白質(zhì)晶體更純凈，而此次實(shí)驗(yàn)若發(fā)現(xiàn)“手性分子”的新變化，可能為藥物、罕見病藥物的研發(fā)提供新路徑。

“小鼠航天員”的太空之旅，開啟空間生命研究新篇

4只小鼠的太空之旅，看似平凡，卻承載著人類探索宇宙與生命奧秘的宏大目標(biāo)。從“萊卡”犬首次踏入太空，到如今中國小鼠開展系統(tǒng)性科學(xué)實(shí)驗(yàn)，人類對“太空與生命”關(guān)系的認(rèn)知，正從“生存驗(yàn)證”走向“機(jī)制解析”。

當(dāng)這4只小鼠返回地面時(shí)，它們帶回的不僅是自身的生理數(shù)據(jù)，更是人類破解“太空生命適應(yīng)謎題”的關(guān)鍵鑰匙——而這把鑰匙，終將為人類走向更遠(yuǎn)的宇宙，打開“生命安全”的大門。

消息來源：《光明網(wǎng)》10月30日報(bào)道《4只小鼠將上太空！神二十一乘組將首次在軌實(shí)施嚙齒類哺乳動物空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)》