Los vuelos de peces en el espacio son una serie de experimentos biológicos con peces realizados en órbita terrestre . Esto es parte de los experimentos con animales en el espacio , cuya tarea principal es determinar la influencia de los factores del vuelo espacial en el crecimiento, desarrollo, adaptación y comportamiento de los organismos vivos.
Los peces son animales que pasan su vida en el agua en un estado similar a la ingravidez espacial . Este estado se produce como resultado del hecho de que la fuerza de Arquímedes compensa la fuerza de la gravedad. El estudio de los peces nos permite establecer qué influencia tienen otros factores de vuelo, así como en qué se diferencia el estado de inmersión de la ingravidez espacial, y qué efecto tiene esta diferencia. Además, los peces suelen ser buenos organismos modelo para investigaciones de diversos tipos.
Dos alevines y 50 huevos del fundulus común de la familia fundulaceae se encontraban entre los primeros peces en el espacio. Fundulus son comunes en América y se han utilizado principalmente en experimentos estadounidenses. Esta especie es conocida por su rusticidad y capacidad para tolerar fluctuaciones de temperatura de 6 a 35 °C y cambios de salinidad , lo que la hace muy adecuada para las difíciles condiciones de los vuelos espaciales. Además, su genoma es plástico y la apariencia cambia según el entorno, lo cual es bueno para hacer observaciones.
El objetivo principal de los experimentos con peces de esta familia era estudiar el desarrollo de los embriones . En el marco de un breve vuelo mensual, fue posible observar todas las etapas. Durante el primer vuelo y los posteriores, no se identificaron desviaciones en el desarrollo del fondo de ojo. En el experimento en Bion 3 , sin embargo, se notaron desviaciones, pero al estudiar el grupo de control de peces en la Tierra, se encontró que la causa era una nueva cinta de marcado tóxico [19] .
En el comportamiento del pez, se reveló de inmediato una peculiaridad. Durante los primeros tres días, los peces se movían en bucles, dibujaban ochos, sin saber en qué dirección nadar, orientaban caóticamente su cuerpo en el espacio. Al tercer día, los peces nadaron de la forma habitual, de espaldas a la fuente de luz. Los alevines nacidos en gravedad cero inicialmente nadaban igual que sus representantes mayores, pero cuando se sacudió el acuario, su movimiento se convirtió en un bucle. El oído interno de los peces no está asociado con la flotabilidad y la ingravidez en el espacio no proporciona información sobre la posición del cuerpo [20] [21] .
Danio rerio es la segunda especie de pez que ha estado en el espacio. Esta especie, común en la URSS, así como en todo el mundo, se usa con mucha frecuencia en el estudio de la biología del desarrollo. El embrión se desarrolla rápidamente y pasa por las etapas de huevo a larva en solo tres días, lo que es adecuado para vuelos de corta duración. Los embriones son grandes, transparentes y se desarrollan fuera de la madre, lo que facilita su observación. Los alevines también son transparentes en una etapa temprana de desarrollo, lo que permite estudiar la estructura de los huesos del esqueleto y la lixiviación de calcio de los huesos, que se observa en el espacio. Los estudios no revelaron anomalías en el desarrollo de los embriones. Además, el pez cebra se utiliza a menudo en la investigación genética. El pez cebra transgénico que expresa proteínas fluorescentes dentro del cuerpo se utiliza en investigaciones para obtener imágenes tridimensionales de diversos tejidos, esqueletos, músculos y tendones [22] [23] . Tales experimentos ayudan en el estudio de la distrofia muscular .
Sin embargo, uno de los experimentos realizados en la misión Soyuz-Apollo terminó en fracaso. En un acuario con alevines, se bombeó agua con oxígeno durante 10 días. Para la transición de la Soyuz con aire a la Apollo con oxígeno , se despresurizó el ensamblaje de acoplamiento para preparar el cuerpo. Se redujo de 760 a 550 mmHg . Debido a la caída de presión, los acuarios estallaron. El agua se quedó en el recipiente, pero salió todo el oxígeno, los peces murieron. A. A. Leonov hizo una entrada en el libro de registro [24] :
¿Cómo están los peces?Guppy es el pez de acuario más popular y sin pretensiones , pero sensible a varios cambios en el medio ambiente. Bien estudiado debido a su prevalencia. Un rasgo característico de los guppies es la ovoviviparidad . A diferencia de la mayoría de los otros peces, la fertilización de los huevos y el desarrollo del embrión no ocurren en el ambiente externo, sino en el cuerpo de la hembra. Como resultado, nace un alevín ya formado. Esto aumenta las posibilidades de supervivencia de los alevines. Con el fin de estudiar el desarrollo embrionario en el espacio en la variante de ovoviviparidad, se enviaron estos peces.
Se han enviado peces sapo más grandes al espacio en misiones de transbordadores . Estos peces sin pretensiones incluso pueden permanecer fuera del acuario durante algún tiempo. El pez sapo tiene órganos de equilibrio similares a los de los humanos, mientras que los otolitos del oído interno del pez son capaces de crecer, y este crecimiento depende del hábitat. Con base en la estructura de los otolitos, fue posible determinar qué cambios adaptativos en el oído interno ocurren en condiciones de ingravidez. En este pez, un criterio de selección importante fue la forma plana del hocico, por lo que los sensores se adhirieron fácilmente al pez, lo que controló la velocidad de las señales eléctricas de los receptores del sistema nervioso en respuesta a los estímulos del aparato vestibular . 25] .
No se encontraron desviaciones significativas en la estructura del oído interno, pero la sensibilidad aumentó en un promedio de 3 veces. En la Tierra, la hipersensibilidad persistió durante todo el día. Al segundo día todo volvió a la normalidad [26] .
En condiciones de vuelo parabólico , donde se crea una ingravidez artificial durante un corto período de tiempo, se encontró que uno de los grupos de orizia japoneses se comportaba normalmente y no se movía en bucles, como lo hacen otros peces. Esta característica del comportamiento hizo posible realizar algunos experimentos. En los primeros vuelos con este pez se realizaron experimentos de desove en ingravidez, que se llevó a cabo con éxito. De hecho, la orysia japonesa fue el primer vertebrado en aparearse en el espacio [27] . Se pusieron un total de 43 huevos durante el primer experimento STS-65, de los cuales 8 alevines eclosionaron en el espacio y 30 alevines más eclosionaron dentro de los 3 días posteriores al aterrizaje. Dos alevines nacidos en el espacio más tarde dieron a luz a su descendencia. La tasa de reproducción de los peces espaciales fue consistente con el desempeño de los peces terrestres en los experimentos de control [28] .
Los huevos y alevines de orysia son transparentes, lo que permite observar el proceso de desarrollo de embriones, huesos y músculos [29] . El genoma del pez orizia fue descifrado en 2007 [30] y esto permitió estudiar la expresión (actividad) de todos los genes en muestras espaciales y terrestres. Lo que llevó a los investigadores a volver a enviar estos peces. En algunos experimentos se llevó a cabo la modificación de genes responsables del desarrollo óseo, y se observaron cambios en el crecimiento del tejido óseo y el efecto de la gravedad sobre cambios en la estructura del esqueleto y de los propios tejidos [31] . Anteriormente, se pensaba que una disminución de la densidad ósea en ingravidez ocurre solo después de 10 días, pero en los peces esto comenzó inmediatamente en los primeros días de vuelo [32] .
Para los peces, es necesario proporcionar un hábitat especial. En el espacio, esto se hace con la ayuda de instalaciones especiales, tanques y acuarios [33]
En las misiones Soyuz-Apollo y Skylab, los peces se mantuvieron en bolsas de plástico ordinarias llenas de agua y oxígeno.
Los transbordadores usaban una caja sellada STATEX y su modificación STATEX 2. Dentro del contenedor presurizado había una centrífuga de control y una sala adicional para equipos experimentales.
La caja ARF ya era un contenedor universal que podía ubicarse en un gran número de expediciones.
Para los experimentos con el aparato vestibular de los peces, se desarrolló un acuario VFEU especial. Utiliza un sistema de purificación de agua y sistemas bioregenerativos [34] .
Los mismos sistemas se utilizaron en el complejo AAEU, pero para experimentos estándar con la reproducción y el desarrollo de peces.
El módulo mínimo de CEBAS ya era un tanque de 8,6 litros y en él se implementó una biosfera cerrada.
Actualmente, la ISS utiliza el Aquatic Habitat (AQH) para experimentos con peces, con un sistema biológico completamente cerrado y control automático y la capacidad de estudiar tanto a los peces como a sus crías durante tres generaciones [16] .