據央視新聞近日報道，隨“天舟十號”上太空的人類人工胚胎實驗樣本已裝置于中國空間站實驗模塊，目前實驗進展順利。這是世界首次在太空開展人類人工胚胎實驗，一場關乎人類太空生存與星際移民的生命探索之旅正在開啟。

揭示人類早期發育秘密

人工胚胎是科學家利用胚胎干細胞，在體外培養出的具有胚胎早期形態和功能特征的三維結構，與真實人類早期胚胎高度相似。其并非由精子和卵子結合而來，不具備發育成為個體的能力，但是它具有自然胚胎的分化潛能，能模擬胚胎譜系分化過程，可作為模型用于人類早期發育研究。

人類人工胚胎實驗樣品

之所以用人工胚胎而不是真正的胚胎來做研究，是因為人類的自然胚胎極其寶貴且稀缺，倫理上也受到嚴格限制，無法大規模用于科學研究。而人工胚胎可在實驗室中制備，具有特性穩定、均一性強、重復性好等突出優勢。

人工胚胎涵蓋了相當于人類自然受精后第14天到第21天，這段時間是人類早期發育中至關重要的階段：所有器官的前體（即器官的最初雛形）在短短幾天內形成，人類體軸——也就是哪邊是頭、哪邊是尾——也是在這個時間段確定。這個階段發生任何干擾或異常，都會對成體的發育造成極大影響。因此，研究這個時期的發育過程，對于理解人類生命起源和出生缺陷成因具有不可替代的價值。

此次隨“天舟十號”進入中國空間站的人工胚胎實驗樣本有兩種模型，分別模擬胚胎早期發育的兩個關鍵階段，涵蓋了從著床到器官雛形初現的完整窗口期。

第一種模型是貼附在子宮細胞上的人工胚胎，用以模擬胚胎在子宮“安家”的過程，即著床階段。著床是胚胎與母體建立聯系的起點，是生命誕生的“第一站”。

第二種模型是安置在微流控芯片里的人工胚胎，模擬早期胚胎由囊胚形成原腸胚的發育過程，即圍原腸運動期。原腸運動是胚胎體軸建立的關鍵步驟，決定了未來的身體構型。微流控芯片是一種用于精密操控微量液體的微型實驗裝置，可將生物化學分析全過程集成于微米級芯片，能夠為每個人工胚胎提供獨立的培養空間，避免相互干擾。

建立空間胚胎研究體系

此次人工胚胎進入中國空間站，將回答一個重要問題：重力是否影響早期胚胎發育？

隨著航天事業快速發展，人類在探索太空的過程中飛行距離越來越遠，停留的時間也越來越長。空間微重力、輻射等因素給人類的駐留、生存及繁衍帶來了前所未有的挑戰。

地球上的所有生命都是在重力環境下經過億萬年演化形成的。如果失去重力，胚胎會不會受到影響？這是人類未來長期駐留太空乃至星際移民必須回答的核心問題。

此前，國內外科學家圍繞哺乳動物空間生命孕育的研究，局限于小鼠和大鼠等嚙齒類動物，對人類胚胎空間發育的研究近乎空白。這一次任務將課題推進到人類胚胎模型的層面。

空間站提供了地球上無法復制的實驗條件，包括真實的空間背景輻射和長時間的微重力環境。在地面上，各種微重力模擬裝置都有局限性：旋轉培養只能改變加速度方向，無法消除加速度；落塔實驗可以提供數秒鐘的微重力環境，無法覆蓋長達數天的胚胎發育過程。只有空間站才能滿足相關實驗需求。

除人類人工胚胎外，“天舟十號”還搭載了斑馬魚胚胎和小鼠胚胎細胞，構建起覆蓋從低等脊椎動物到高等哺乳動物的空間胚胎研究體系。小鼠胚胎與人類胚胎在發育上非常類似，尤其是在著床前階段，其在軌發育情況對于人類太空長期生存具有參考價值。斑馬魚胚胎透明且發育周期短，是研究心血管和骨骼發育的理想模型。利用斑馬魚開展空間實驗，對深入解析機體重力響應和習服機制具有科學意義和航天醫學價值。

人工胚胎樣品非常小，每個只有幾百微米，肉眼幾乎無法辨認。科學家將它們分別安置在獨立的培養單元中，以確保每個人工胚胎都能在不受干擾的環境下按照真實發育軌跡生長。實驗過程中，預設的自動化系統會每天更換新鮮培養液，整個實驗周期約5天，覆蓋人工胚胎模型發育與成熟期。

作為對照，科研團隊在地面同步開展了完全相同的實驗。待太空實驗完成后，樣本將在軌凍存并擇機下行，回到地面，進行天地對比分析。通過對比太空環境與地面環境下人工胚胎的發育差異，科學家可以研究空間環境對人類胚胎重要發育事件的影響。

太空中的生命萌芽

人類邁向太空的腳步從未停歇。我國開展世界首次人類人工胚胎太空實驗，在太空生命科學領域邁出了具有里程碑意義的一步。

未來，人類如果計劃長期駐留月球、登陸火星，甚至實現星際移民，就必須解答一個根本性問題：太空環境會影響人類生命的初始階段嗎？如果會，這種影響有多大？人類能否通過技術手段加以干預？

此次實驗是對這個問題的系統性研究，更重要的是建立人工胚胎空間發育研究的技術體系，為后續探索奠定方法論基礎。

人工胚胎太空實驗的另一大價值在于天地對比研究。通過分析人工胚胎在太空與地面環境下的發育差異，科學家有望反推：人類早期胚胎發育中的異常，究竟與哪些疾病或先天性缺陷的發生有關。相關發現將直接影響生殖醫學、出生缺陷防治和再生醫學領域的發展。

事實上，基于類胚胎模型建立的藥物篩選體系，已經用于篩選對早期胚胎發育有致畸作用的藥物，從而為孕婦臨床用藥提供安全性評估。太空環境提供的極端條件，可能揭示出在地面常規環境下難以觀察到的發育機制，從而加深對人類胚胎發育本質的理解。

這項研究也將探索一個關于生命本質的古老問題：生命，究竟需不需要“腳踏實地”？地球上的一切生命，從單細胞生物到復雜的人類，都是在重力場中演化而來的。重力可能不僅僅是生命存在的背景條件，還是胚胎發育中沉默卻關鍵的“導演”。它是否在細胞分裂、分化、遷移和體軸建立的每一個環節中都扮演著不可或缺的角色？當重力消失后，早期胚胎還能不能按照原本的指令有條不紊地構建出生命藍圖？

科學家確定了影響的類型和程度后，就可以嘗試用各種技術手段去干預、消減甚至消除這些影響。它是一場未知的“壓力測試”，也是一條無法繞開的必經之路。

搭載于“天舟十號”的人類人工胚胎實驗樣本已裝置于中國空間站實驗模塊，實驗進展順利。從地面到太空，從人工胚胎到真正的人類胚胎，從“有沒有影響”到“如何消除影響”，這項實驗邁出的每一步都將助力人類探索宇宙的征程行穩致遠。

開展人類人工胚胎太空實驗，既是航天醫學的前沿探索，也是生殖與再生醫學的突破性嘗試。在宇宙的浩瀚與荒涼之間，這幾枚微小的人工胚胎正在回答一個無比宏大的追問：人類，能否在星辰大海中延續自己生命的火種？

來源/中國航天報、飛天科普周刊

文/楊詩瑞

編輯/楊斯爽

審核/穆檀

監制/姜軍

本文轉載自公眾微信號：中國航天科普

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