Kalalennot avaruudessa ovat sarja kaloilla tehtyjä biologisia kokeita Maan kiertoradalla . Tämä on osa eläinkokeita avaruudessa , jonka päätehtävänä on määrittää avaruuslentotekijöiden vaikutus elävien organismien kasvuun, kehitykseen, sopeutumiseen ja käyttäytymiseen.
Kalat ovat eläimiä, jotka viettävät elämänsä vedessä avaruuspainottomuuden kaltaisessa tilassa . Tämä tila syntyy sen tosiasian seurauksena, että Arkhimedes-voima kompensoi painovoimaa. Kalojen tutkiminen mahdollistaa muiden lentotekijöiden vaikutusten selvittämisen sekä miten upotustila eroaa avaruuspainottomuudesta ja mikä vaikutus tällä erolla on. Lisäksi kalat ovat usein hyviä malli-organismeja erilaisiin tutkimuksiin.
Kaksi poikasta ja 50 munaa fundulaceae-perheestä olivat ensimmäisten kalojen joukossa avaruudessa. Fundulus ovat yleisiä Amerikassa ja niitä on käytetty pääasiassa amerikkalaisissa kokeissa. Tämä laji on tunnettu kestävyydestään ja kyvystään sietää lämpötilan vaihteluita 6-35 °C ja suolapitoisuuden muutoksia , mikä sopii erittäin hyvin vaikeisiin avaruuslennon olosuhteisiin. Lisäksi niiden genomi on plastinen ja ulkonäkö muuttuu ympäristöstä riippuen, mikä on hyvä havaintojen tekemiseen.
Tämän suvun kaloilla tehtyjen kokeiden päätarkoituksena oli tutkia alkioiden kehitystä . Lyhyen kuukausilennon puitteissa oli mahdollista seurata kaikkia vaiheita. Sekä ensimmäisellä että seuraavilla lennoilla ei havaittu poikkeamia silmänpohjan kehityksessä. Bion 3 -kokeessa havaittiin kuitenkin poikkeamia, mutta maapallon kalojen kontrolliryhmää tutkiessa havaittiin, että syynä oli uusi myrkyllinen merkintäteippi [19] .
Kalan käytöksessä paljastui heti eräs erikoisuus. Ensimmäiset kolme päivää kalat liikkuivat silmukoissa, kirjoittivat kahdeksikkoja tietämättä mihin suuntaan uida, suuntasivat kehonsa kaoottisesti avaruuteen. Kolmantena päivänä kalat uivat tavalliseen tapaan selkä valonlähteeseen päin. Nollapainovoimassa kuoriutuneet poikaset uivat aluksi samalla tavalla kuin vanhemmat edustajansa, mutta kun akvaariota ravisteltiin, niiden liike muuttui silmukkamaiseksi. Kalan sisäkorva ei liity kellumiseen eikä painottomuus avaruudessa anna tietoa kehon asennosta [20] [21] .
Danio rerio on toinen avaruudessa ollut kalalaji. Tätä Neuvostoliitossa ja kaikkialla maailmassa yleistä lajia käytetään hyvin usein kehitysbiologian tutkimuksessa. Alkio kehittyy nopeasti ja käy läpi vaiheet munasta toukkoon vain kolmessa päivässä, mikä sopii lyhytaikaisiin lentoihin. Alkiot ovat suuria, läpinäkyviä ja kehittyvät äidin ulkopuolella, joten niitä on helppo tarkkailla. Poikaset ovat myös läpinäkyviä varhaisessa kehitysvaiheessa, mikä mahdollistaa luuston luiden rakenteen ja avaruudessa havaittavan kalsiumin huuhtoutumisen tutkimisen luista. Tutkimukset eivät paljastaneet mitään poikkeavuuksia alkioiden kehityksessä. Lisäksi seeprakalaa käytetään usein geenitutkimuksessa. Siirtogeenisiä seeprakaloja, jotka ilmentävät fluoresoivia proteiineja kehon sisällä, käytetään tutkimuksessa kolmiulotteisen kuvan saamiseksi eri kudoksista, luustosta, lihaksista ja jänteistä [22] [23] . Tällaiset kokeet auttavat lihasdystrofian tutkimuksessa .
Yksi Sojuz-Apollo-operaation kokeista päättyi kuitenkin epäonnistumiseen. Kalanpoikasten akvaarioon pumpattiin happea sisältävää vettä 10 päivän ajan. Siirtymistä varten Sojuzista ilmalla Apolloon hapella telakoinnista tehtiin paineet kehon valmistelemiseksi. Se putosi 760:sta 550 mmHg :iin . Painehäviön vuoksi akvaariot räjähtävät. Vesi jäi säiliöön, mutta kaikki happi tuli ulos, kala kuoli. A. A. Leonov teki merkinnän lokikirjaan [24] :
Miten kalat voivat?Guppy on suosituin ja vaatimattomin akvaariokala , mutta herkkä erilaisille ympäristön muutoksille. Hyvin tutkittu esiintyvyyden vuoksi. Guppien ominainen piirre on ovovivipariteetti . Toisin kuin useimmat muut kalat, munien hedelmöittyminen ja alkion kehitys eivät tapahdu ulkoisessa ympäristössä, vaan naaraan kehossa. Tämän seurauksena syntyy jo muodostunut poikanen. Tämä lisää poikasten selviytymismahdollisuuksia. Nämä kalat lähetettiin tutkiakseen alkion kehitystä avaruudessa ovovivipariteetin variantissa.
Suurempia rupikonnakaloja on lähetetty avaruuteen sukkulatehtävissä . Nämä vaatimattomat kalat voivat jopa pysyä poissa akvaariosta jonkin aikaa. Rupikonnakalojen tasapainoelimet ovat samankaltaisia kuin ihmisillä, kun taas kalan sisäkorvan otoliitit pystyvät kasvamaan, ja kasvu riippuu elinympäristöstä. Otoliittien rakenteen perusteella oli mahdollista määrittää, mitä mukautuvia muutoksia sisäkorvassa tapahtuu painottomuudessa. Tässä kalassa tärkeä valintakriteeri oli kuonon litteä muoto, jonka ansiosta kaloihin kiinnittyivät helposti anturit, jotka tarkastivat hermoston reseptorien sähköisten signaalien nopeuden vasteena vestibulaarilaitteen ärsykkeisiin [ 25] .
Sisäkorvan rakenteessa ei havaittu merkittäviä poikkeamia, mutta herkkyys lisääntyi keskimäärin 3 kertaa. Maapallolla yliherkkyys jatkui koko päivän. Toisena päivänä kaikki palautui normaaliksi [26] .
Parabolisen lennon olosuhteissa , joissa keinotekoinen painottomuus syntyy lyhyeksi ajaksi, havaittiin, että yksi japanilaisten orizia-ryhmistä käyttäytyi normaalisti eikä liikkunut silmukoissa, kuten muut kalat tekevät. Tämä käyttäytymisominaisuus mahdollisti joidenkin kokeiden suorittamisen. Ensimmäisillä lennoilla tällä kalalla suoritettiin kokeita kutemisesta painottomuudessa, mikä onnistui. Itse asiassa japanilainen orysia oli ensimmäinen avaruudessa pariutunut selkärankainen [ 27] . Ensimmäisessä STS-65-kokeessa munittiin yhteensä 43 munaa, joista 8 poikasta kuoriutui avaruudessa ja 30 poikasta lisää kuoriutui kolmen päivän sisällä laskeutumisesta. Kaksi avaruudessa syntynyttä poikasta synnytti myöhemmin jälkeläisen. Avaruuskalojen lisääntymisnopeus oli yhdenmukainen maakalojen suorituskyvyn kanssa kontrollikokeissa [28] .
Orysian munat ja poikaset ovat läpinäkyviä, mikä mahdollistaa alkioiden, luiden ja lihasten kehitysprosessin tarkkailun [29] . Orizia-kalan genomi salakirjoitettiin vuonna 2007 [30] , ja tämä mahdollisti kaikkien geenien ilmentymisen (aktiivisuuden) tutkimisen avaruudessa ja maanpäällisissä näytteissä. Mikä sai tutkijat lähettämään nämä kalat uudelleen. Joissakin kokeissa tehtiin luun kehityksestä vastuussa olevien geenien modifikaatioita ja havaittiin muutoksia luukudoksen kasvussa ja painovoiman vaikutusta luuston ja itse kudosten rakenteen muutoksiin [31] . Aikaisemmin luultiin, että luun tiheyden lasku painottomuudessa tapahtuu vasta 10 päivän jälkeen, mutta kaloilla tämä alkoi heti ensimmäisinä lennon päivinä [32] .
Kaloille on tarpeen tarjota erityinen elinympäristö. Avaruudessa tämä tehdään erityisten laitteistojen, säiliöiden ja akvaarioiden avulla [33]
Sojuz-Apollon ja Skylabin lennoilla kalat pidettiin tavallisissa muovipusseissa, jotka oli täytetty vedellä ja hapella.
Sukkulassa käytettiin suljettua STATEX-laatikkoa ja sen muunnelmaa STATEX 2. Painesäiliön sisällä oli kontrollisentrifugi ja lisätila koelaitteistoille.
ARF-laatikko oli jo yleiskontti, joka voitiin sijoittaa useille tutkimusmatkoille.
Kalojen vestibulaarilaitteen kokeita varten kehitettiin erityinen VFEU-akvaario. Se käyttää vedenpuhdistusjärjestelmää ja bioregeneratiivisia järjestelmiä [34] .
Samoja järjestelmiä käytettiin AAEU-kompleksissa, mutta tavallisiin kalojen lisääntymiseen ja kehitykseen liittyviin kokeisiin.
Minimi CEBAS-moduuli oli jo 8,6 litran säiliö ja siihen toteutettiin suljettu biosfääri.
Tällä hetkellä ISS käyttää Aquatic Habitat (AQH) -kokeisiin kaloilla, jossa on täysin suljettu biologinen järjestelmä ja automaattinen ohjaus ja mahdollisuus tutkia sekä kaloja että niiden poikasia kolmen sukupolven ajan [16] .