没有重力能不能“安家”？人工胚胎上天找答案

据央视新闻近日报道，随“天舟十号”上太空的人类人工胚胎实验样本已装置于中国空间站实验模块，目前实验进展顺利。这是世界首次在太空开展人类人工胚胎实验，一场关乎人类太空生存与星际移民的生命探索之旅正在开启。

揭示人类早期发育秘密

人工胚胎是科学家利用胚胎干细胞，在体外培养出的具有胚胎早期形态和功能特征的三维结构，与真实人类早期胚胎高度相似。其并非由精子和卵子结合而来，不具备发育成为个体的能力，但是它具有自然胚胎的分化潜能，能模拟胚胎谱系分化过程，可作为模型用于人类早期发育研究。

人类人工胚胎实验样品

之所以用人工胚胎而不是真正的胚胎来做研究，是因为人类的自然胚胎极其宝贵且稀缺，伦理上也受到严格限制，无法大规模用于科学研究。而人工胚胎可在实验室中制备，具有特性稳定、均一性强、重复性好等突出优势。

人工胚胎涵盖了相当于人类自然受精后第14天到第21天，这段时间是人类早期发育中至关重要的阶段：所有器官的前体（即器官的最初雏形）在短短几天内形成，人类体轴——也就是哪边是头、哪边是尾——也是在这个时间段确定。这个阶段发生任何干扰或异常，都会对成体的发育造成极大影响。因此，研究这个时期的发育过程，对于理解人类生命起源和出生缺陷成因具有不可替代的价值。

此次随“天舟十号”进入中国空间站的人工胚胎实验样本有两种模型，分别模拟胚胎早期发育的两个关键阶段，涵盖了从着床到器官雏形初现的完整窗口期。

第一种模型是贴附在子宫细胞上的人工胚胎，用以模拟胚胎在子宫“安家”的过程，即着床阶段。着床是胚胎与母体建立联系的起点，是生命诞生的“第一站”。

第二种模型是安置在微流控芯片里的人工胚胎，模拟早期胚胎由囊胚形成原肠胚的发育过程，即围原肠运动期。原肠运动是胚胎体轴建立的关键步骤，决定了未来的身体构型。微流控芯片是一种用于精密操控微量液体的微型实验装置，可将生物化学分析全过程集成于微米级芯片，能够为每个人工胚胎提供独立的培养空间，避免相互干扰。

建立空间胚胎研究体系

此次人工胚胎进入中国空间站，将回答一个重要问题：重力是否影响早期胚胎发育？

随着航天事业快速发展，人类在探索太空的过程中飞行距离越来越远，停留的时间也越来越长。空间微重力、辐射等因素给人类的驻留、生存及繁衍带来了前所未有的挑战。

地球上的所有生命都是在重力环境下经过亿万年演化形成的。如果失去重力，胚胎会不会受到影响？这是人类未来长期驻留太空乃至星际移民必须回答的核心问题。

此前，国内外科学家围绕哺乳动物空间生命孕育的研究，局限于小鼠和大鼠等啮齿类动物，对人类胚胎空间发育的研究近乎空白。这一次任务将课题推进到人类胚胎模型的层面。

空间站提供了地球上无法复制的实验条件，包括真实的空间背景辐射和长时间的微重力环境。在地面上，各种微重力模拟装置都有局限性：旋转培养只能改变加速度方向，无法消除加速度；落塔实验可以提供数秒钟的微重力环境，无法覆盖长达数天的胚胎发育过程。只有空间站才能满足相关实验需求。

除人类人工胚胎外，“天舟十号”还搭载了斑马鱼胚胎和小鼠胚胎细胞，构建起覆盖从低等脊椎动物到高等哺乳动物的空间胚胎研究体系。小鼠胚胎与人类胚胎在发育上非常类似，尤其是在着床前阶段，其在轨发育情况对于人类太空长期生存具有参考价值。斑马鱼胚胎透明且发育周期短，是研究心血管和骨骼发育的理想模型。利用斑马鱼开展空间实验，对深入解析机体重力响应和习服机制具有科学意义和航天医学价值。

人工胚胎样品非常小，每个只有几百微米，肉眼几乎无法辨认。科学家将它们分别安置在独立的培养单元中，以确保每个人工胚胎都能在不受干扰的环境下按照真实发育轨迹生长。实验过程中，预设的自动化系统会每天更换新鲜培养液，整个实验周期约5天，覆盖人工胚胎模型发育与成熟期。

作为对照，科研团队在地面同步开展了完全相同的实验。待太空实验完成后，样本将在轨冻存并择机下行，回到地面，进行天地对比分析。通过对比太空环境与地面环境下人工胚胎的发育差异，科学家可以研究空间环境对人类胚胎重要发育事件的影响。

太空中的生命萌芽

人类迈向太空的脚步从未停歇。我国开展世界首次人类人工胚胎太空实验，在太空生命科学领域迈出了具有里程碑意义的一步。

未来，人类如果计划长期驻留月球、登陆火星，甚至实现星际移民，就必须解答一个根本性问题：太空环境会影响人类生命的初始阶段吗？如果会，这种影响有多大？人类能否通过技术手段加以干预？

此次实验是对这个问题的系统性研究，更重要的是建立人工胚胎空间发育研究的技术体系，为后续探索奠定方法论基础。

人工胚胎太空实验的另一大价值在于天地对比研究。通过分析人工胚胎在太空与地面环境下的发育差异，科学家有望反推：人类早期胚胎发育中的异常，究竟与哪些疾病或先天性缺陷的发生有关。相关发现将直接影响生殖医学、出生缺陷防治和再生医学领域的发展。

事实上，基于类胚胎模型建立的药物筛选体系，已经用于筛选对早期胚胎发育有致畸作用的药物，从而为孕妇临床用药提供安全性评估。太空环境提供的极端条件，可能揭示出在地面常规环境下难以观察到的发育机制，从而加深对人类胚胎发育本质的理解。

这项研究也将探索一个关于生命本质的古老问题：生命，究竟需不需要“脚踏实地”？地球上的一切生命，从单细胞生物到复杂的人类，都是在重力场中演化而来的。重力可能不仅仅是生命存在的背景条件，还是胚胎发育中沉默却关键的“导演”。它是否在细胞分裂、分化、迁移和体轴建立的每一个环节中都扮演着不可或缺的角色？当重力消失后，早期胚胎还能不能按照原本的指令有条不紊地构建出生命蓝图？

科学家确定了影响的类型和程度后，就可以尝试用各种技术手段去干预、消减甚至消除这些影响。它是一场未知的“压力测试”，也是一条无法绕开的必经之路。

搭载于“天舟十号”的人类人工胚胎实验样本已装置于中国空间站实验模块，实验进展顺利。从地面到太空，从人工胚胎到真正的人类胚胎，从“有没有影响”到“如何消除影响”，这项实验迈出的每一步都将助力人类探索宇宙的征程行稳致远。

开展人类人工胚胎太空实验，既是航天医学的前沿探索，也是生殖与再生医学的突破性尝试。在宇宙的浩瀚与荒凉之间，这几枚微小的人工胚胎正在回答一个无比宏大的追问：人类，能否在星辰大海中延续自己生命的火种？

来源/中国航天报、飞天科普周刊

文/杨诗瑞

编辑/杨斯爽

审核/穆檀

监制/姜军

本文转载自公众微信号：中国航天科普

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