Fiskflygningar i rymden är en serie biologiska experiment på fisk som utförs i jordens omloppsbana . Detta är en del av experiment med djur i rymden , vars huvuduppgift är att bestämma inverkan av rymdflygningsfaktorer på tillväxt, utveckling, anpassning och beteende hos levande organismer.
Fiskar är djur som tillbringar sina liv i vatten i ett tillstånd som liknar rymdviktslöshet . Detta tillstånd uppstår som ett resultat av att Arkimedeskraften kompenserar för tyngdkraften. Studien av fisk gör det möjligt för oss att fastställa vilken inverkan andra flygfaktorer har, samt hur nedsänkningstillståndet skiljer sig från rymdviktlöshet, och vilken effekt denna skillnad har. Fiskar är dessutom ofta bra modellorganismer för forskning av olika slag.
Två yngel och 50 ägg av den vanliga ögonbotten från familjen fundulaceae var bland de första fiskarna i rymden. Fundulus är vanliga i Amerika och har använts främst i amerikanska experiment. Denna art är känd för sin härdighet och förmåga att tolerera temperaturfluktuationer från 6 till 35 °C och förändringar i salthalt , vilket är mycket lämpligt för de svåra förhållandena vid rymdflygning. Dessutom är deras arvsmassa plastiskt och utseendet förändras beroende på miljön, vilket är bra för att göra observationer.
Huvudsyftet med experiment med fiskar av denna familj var att studera utvecklingen av embryon . Inom ramen för en kort månadsflygning var det möjligt att observera alla etapper. Under både den första och de efterföljande flygningarna identifierades inga avvikelser i utvecklingen av fundulus. I experimentet på Bion 3 märktes dock avvikelser, men när man studerade kontrollgruppen av fiskar på jorden fann man att orsaken var en ny giftig markeringstejp [19] .
I fiskens beteende avslöjades omedelbart en egenhet. Under de första tre dagarna rörde sig fiskarna i slingor, skrev ut åttor, utan att veta vilken väg de skulle simma, kaotiskt orienterade sina kroppar i rymden. Tredje dagen simmade fiskarna på vanligt sätt, med ryggen mot ljuskällan. Ynglen kläcktes i noll gravitation simmade till en början likadant som deras äldre representanter, men när akvariet skakades blev deras rörelse slingliknande. Fiskens inre öra är inte förknippat med flytkraft och i rymden ger tyngdlöshet ingen information om kroppens position [20] [21] .
Danio rerio är den andra fiskarten som har varit i rymden. Denna art, vanlig i Sovjetunionen, såväl som i hela världen, används mycket ofta i studiet av utvecklingsbiologi. Embryot utvecklas snabbt och går igenom stadierna från ägg till larv på bara tre dagar, vilket är lämpligt för korttidsflygningar. Embryon är stora, genomskinliga och utvecklas utanför modern, vilket gör dem lätta att observera. Ynglen är också genomskinliga i ett tidigt utvecklingsstadium, vilket gör det möjligt att studera skelettets benstruktur och urlakning av kalcium från benen, som observeras i rymden. Studier avslöjade inga abnormiteter i utvecklingen av embryon. Dessutom används zebrafisk ofta i genetisk forskning. Transgena zebrafiskar som uttrycker fluorescerande proteiner inuti kroppen används i forskning för att erhålla tredimensionell avbildning av olika vävnader, skelett, muskler och senor [22] [23] . Sådana experiment hjälper till att studera muskeldystrofi .
Ett av experimenten som utfördes på Soyuz-Apollo-uppdraget slutade dock i misslyckande. I ett akvarium med fiskyngel pumpades vatten med syre in under 10 dagar. För övergången från Soyuz med luft till Apollo med syre , trycklöstes dockningsenheten för att förbereda kroppen. Den sänktes från 760 till 550 mmHg . På grund av tryckfallet spricker akvarierna. Vattnet låg kvar i behållaren, men allt syre kom ut, fisken dog. A. A. Leonov skrev in i loggboken [24] :
Hur mår fisken?Guppy är den mest populära och opretentiösa akvariefisken , men känslig för olika förändringar i miljön. Väl studerad på grund av dess förekomst. Ett karakteristiskt drag hos guppy är ovoviviparitet . Till skillnad från de flesta andra fiskar sker befruktning av ägg och utveckling av embryot inte i den yttre miljön, utan i honans kropp. Som ett resultat föds en redan bildad yngel. Detta ökar ynglens chanser att överleva. För att studera den embryonala utvecklingen i rymden i varianten av ovoviviparitet skickades dessa fiskar.
Större paddfiskfiskar har skickats ut i rymden på skytteluppdrag . Dessa opretentiösa fiskar kan till och med hålla sig utanför akvariet under en tid. Paddfiskar har balansorgan som liknar människors, medan otoliterna i fiskens inre öra kan växa, och denna tillväxt beror på livsmiljön. Utifrån otoliternas struktur var det möjligt att bestämma vilka adaptiva förändringar i innerörat som uppstår vid viktlöshet. Hos denna fisk var ett viktigt urvalskriterium den platta formen på nosen, på grund av vilken sensorer lätt fästes på fisken, som kontrollerade hastigheten på elektriska signaler från nervsystemets receptorer som svar på stimuli från den vestibulära apparaten [ 25] .
Inga signifikanta avvikelser hittades i innerörats struktur, men känsligheten ökade med i genomsnitt 3 gånger. På jorden höll överkänsligheten i sig hela dagen. Den andra dagen återgick allt till det normala [26] .
Under förhållanden av parabolisk flygning, där konstgjord tyngdlöshet skapas under en kort tidsperiod, fann man att en av grupperna av japansk orizia betedde sig normalt och inte rörde sig i slingor, som andra fiskar gör. Denna funktion av beteende gjorde det möjligt att utföra vissa experiment. Under de första flygningarna med denna fisk utfördes experiment på lek i viktlöshet, vilket genomfördes framgångsrikt. I själva verket var den japanska orysia det första ryggradsdjuret som parade sig i rymden [27] . Totalt 43 ägg lades under det första STS-65-experimentet, varav 8 yngel kläcktes i rymden och ytterligare 30 yngel kläcktes inom 3 dagar efter landning. Två yngel födda i rymden födde senare sina avkommor. Reproduktionshastigheten för rymdfiskar var förenlig med prestandan hos landlevande fisk i kontrollexperiment [28] .
Äggen och ynglen av orysia är genomskinliga, vilket gör det möjligt att observera utvecklingsprocessen av embryon, ben och muskler [29] . Genomet hos oriziafisken dechiffrerades 2007 [30] , och detta gjorde det möjligt att studera uttrycket (aktiviteten) av alla gener i rymden och terrestra prover. Vad fick forskarna att skicka om dessa fiskar. I vissa experiment utfördes modifiering av gener som ansvarar för benutveckling, och förändringar i benvävnadstillväxt och gravitationseffekten på förändringar i skelettets struktur och själva vävnaderna observerades [31] . Tidigare trodde man att en minskning av bentätheten vid viktlöshet inträffar först efter 10 dagar, men hos fisk började detta omedelbart under de första flygdagarna [32] .
För fisk är det nödvändigt att tillhandahålla en speciell livsmiljö. I rymden görs detta med hjälp av speciella installationer, tankar och akvarier [33]
På uppdragen Soyuz-Apollo och Skylab förvarades fisken i vanliga plastpåsar fyllda med vatten och syre.
Skyttlarna använde en förseglad STATEX-låda och dess modifiering STATEX 2. Inuti den trycksatta behållaren fanns en kontrollcentrifug och ett extra rum för experimentell utrustning.
ARF-lådan var redan en universalcontainer som kunde placeras på ett stort antal expeditioner.
För experiment med fiskens vestibulära apparat utvecklades ett speciellt VFEU-akvarium. Den använder ett vattenreningssystem och bioregenerativa system [34] .
Samma system användes i AAEU-komplexet, men för standardexperiment med reproduktion och utveckling av fisk.
Den minsta CEBAS-modulen var redan en 8,6-liters tank och en sluten biosfär implementerades i den.
För närvarande använder ISS Aquatic Habitat (AQH) för experiment med fisk, med ett helt slutet biologiskt system och automatisk kontroll och möjlighet att studera både fiskar och deras yngel i tre generationer [16] .