Lety ryb ve vesmíru jsou sérií biologických experimentů na rybách prováděných na oběžné dráze Země . Jedná se o součást experimentů se zvířaty ve vesmíru , jejichž hlavním úkolem je zjistit vliv faktorů kosmického letu na růst, vývoj, adaptaci a chování živých organismů.
Ryby jsou živočichové, kteří tráví svůj život ve vodě ve stavu podobném vesmírné beztíži . Tento stav nastává v důsledku skutečnosti, že Archimédova síla kompenzuje gravitační sílu. Studium ryb nám umožňuje zjistit, jaký vliv mají jiné letové faktory, a také to, jak se stav ponoření liší od stavu beztíže ve vesmíru a jaký vliv má tento rozdíl. Ryby jsou navíc často dobrými modelovými organismy pro výzkum různého druhu.
Dva plůdky a 50 vajíček fundulu obecného z čeledi fundulaceae patřily mezi první ryby ve vesmíru. Funduly jsou běžné v Americe a byly použity hlavně v amerických experimentech. Tento druh je známý svou otužilostí a schopností snášet teplotní výkyvy od 6 do 35 °C a změny slanosti , což je velmi vhodné pro náročné podmínky kosmického letu. Jejich genom je navíc plastický a vzhled se mění v závislosti na prostředí, což je dobré pro provádění pozorování.
Hlavním účelem pokusů s rybami této čeledi bylo studium vývoje embryí . V rámci krátkého měsíčního letu bylo možné pozorovat všechny etapy. Během prvního ani následujících letů nebyly zjištěny žádné odchylky ve vývoji fundulu. V experimentu na Bionu 3 však byly zaznamenány odchylky, ale při studiu kontrolní skupiny ryb na Zemi se zjistilo, že příčinou byla nová toxická značkovací páska [19] .
V chování ryb se hned ukázala zvláštnost. První tři dny se ryby pohybovaly ve smyčkách, vypisovaly osmičky, nevěděly, kudy plavat, chaoticky orientovaly svá těla v prostoru. Třetí den ryby plavaly obvyklým způsobem, zády ke zdroji světla. Potěr vylíhnutý v nulové gravitaci zpočátku plaval stejně jako jejich starší zástupci, ale když se akvárium zatřáslo, jejich pohyb se stal smyčkovým. Vnitřní ucho ryb není spojeno se vztlakem a v prostoru beztíže neposkytuje informaci o poloze těla [20] [21] .
Danio rerio je druhým druhem ryby, který byl ve vesmíru. Tento druh, běžný v SSSR i na celém světě, je velmi často využíván při studiu vývojové biologie. Embryo se rychle vyvíjí a fázemi od vajíčka po larvu projde za pouhé tři dny, což je vhodné pro krátkodobé lety. Embrya jsou velká, průhledná a vyvíjejí se mimo matku, takže je lze snadno pozorovat. Potěr je také v raném stádiu vývoje průhledný, což umožňuje studovat stavbu kostí kostry a vyplavování vápníku z kostí, které je pozorováno ve vesmíru. Studie neodhalily žádné abnormality ve vývoji embryí. Kromě toho se zebrafish často používá v genetickém výzkumu. Transgenní zebřičky, které exprimují fluorescenční proteiny uvnitř těla, se používají ve výzkumu k získání trojrozměrného zobrazení různých tkání, kostry, svalů a šlach [22] [23] . Takové experimenty pomáhají při studiu svalové dystrofie .
Jeden z experimentů provedených na misi Sojuz-Apollo však skončil neúspěchem. Do akvária s rybím potěrem byla po dobu 10 dnů čerpána voda s kyslíkem . Pro přechod ze Sojuzu se vzduchem na Apollo s kyslíkem byla dokovací sestava odtlakována , aby se připravilo tělo. Byla snížena ze 760 na 550 mmHg . Vlivem poklesu tlaku akvária praskají. Voda zůstala v nádobě, ale všechen kyslík vyšel ven, ryby uhynuly. A. A. Leonov udělal záznam do deníku [24] :
Jak se mají ryby?Guppy je nejoblíbenější a nenáročná akvarijní ryba , ale citlivá na různé změny prostředí. Dobře prostudovaný kvůli jeho rozšířenosti. Charakteristickým znakem guppies je ovoviviparita . Na rozdíl od většiny ostatních ryb k oplození vajíček a vývoji embrya nedochází ve vnějším prostředí, ale v těle samice. V důsledku toho se rodí již vytvořený potěr. To zvyšuje šance potěru na přežití. Za účelem studia embryonálního vývoje ve vesmíru ve variantě ovoviviparity byly tyto ryby odeslány.
Větší ryby ropucha byly vyslány do vesmíru na misích raketoplánů . Tyto nenáročné ryby jsou dokonce schopny zůstat nějakou dobu mimo akvárium. Ropucha má orgány rovnováhy podobné těm lidským, zatímco otolity vnitřního ucha ryby jsou schopny růst a tento růst závisí na stanovišti. Na základě stavby otolitů bylo možné určit, k jakým adaptačním změnám ve vnitřním uchu dochází ve stavu beztíže. U této ryby byl důležitým kritériem výběru plochý tvar čenichu, díky kterému se na rybu snadno připevnily senzory, které kontrolovaly rychlost elektrických signálů receptorů nervového systému v reakci na podněty z vestibulárního aparátu [ 25] .
Ve stavbě vnitřního ucha nebyly zjištěny významné odchylky, ale citlivost byla zvýšena v průměru 3x. Na Zemi přecitlivělost přetrvávala po celý den. Druhý den se vše vrátilo do normálu [26] .
V podmínkách parabolického letu, kdy se na krátkou dobu vytváří umělý stav beztíže , bylo zjištěno, že jedna ze skupin orizia japonského se chovala normálně a nepohybovala se ve smyčkách, jako to dělají jiné ryby. Tato vlastnost chování umožnila provádět některé experimenty. V prvních letech s touto rybou byly prováděny pokusy s třením ve stavu beztíže, což se podařilo úspěšně provést. Ve skutečnosti byla orysia japonská prvním obratlovcem , který se ve vesmíru pářil [27] . Během prvního experimentu STS-65 bylo sneseno celkem 43 vajec, z nichž se 8 plůdků vylíhlo ve vesmíru a 30 dalších potěrů se vylíhlo do 3 dnů po přistání. Dva potěr narozený ve vesmíru později přivedl na svět své potomky. Rychlost reprodukce vesmírných ryb byla v souladu s výkonností suchozemských ryb v kontrolních experimentech [28] .
Vajíčka a plůdek orysia jsou průhledné, což umožňuje pozorovat proces vývoje embryí, kostí a svalů [29] . Genom orizia ryby byl rozluštěn v roce 2007 [30] , a to umožnilo studovat expresi (aktivitu) všech genů ve vesmírných i suchozemských vzorcích. Co vedlo vědce k opětovnému odeslání těchto ryb. V některých experimentech byla provedena modifikace genů odpovědných za vývoj kostí a byly pozorovány změny v růstu kostní tkáně a vliv gravitace na změny ve struktuře skeletu a tkání samotných [31] . Dříve se předpokládalo, že ke snížení hustoty kostí ve stavu beztíže dochází až po 10 dnech, ale u ryb to začalo okamžitě v prvních dnech letu [32] .
Pro ryby je nutné zajistit speciální stanoviště. Ve vesmíru se to děje pomocí speciálních instalací, nádrží a akvárií [33]
Na misích Sojuz-Apollo a Skylab byly ryby drženy v běžných plastových pytlích naplněných vodou a kyslíkem.
Raketoplány využívaly utěsněný box STATEX a jeho modifikaci STATEX 2. Uvnitř tlakového kontejneru se nacházela kontrolní centrifuga a další místnost pro experimentální zařízení.
ARF box byl již univerzálním kontejnerem, který se dal umístit na velké množství expedic.
Pro experimenty s vestibulárním aparátem ryb bylo vyvinuto speciální akvárium VFEU. Využívá systém čištění vody a bioregenerativní systémy [34] .
V komplexu AAEU byly použity stejné systémy, ale pro standardní experimenty s rozmnožováním a vývojem ryb.
Minimálním modulem CEBAS byl již 8,6litrový zásobník a byla v něm implementována uzavřená biosféra.
V současné době ISS využívá pro experimenty s rybami Aquatic Habitat (AQH) s plně uzavřeným biologickým systémem a automatickým řízením a schopností studovat jak ryby, tak jejich potěr po tři generace [16] .