В связи с предлагаемыми миссиями на Марс и планами по созданию форпостов на Луне в ближайшие десятилетия возникает ряд вопросов о том, какое влияние может оказать время, проведенное в космосе или на других планетах, на организм человека. Помимо нормального круга вопросов, касающихся влияния радиации и нижнего уровня g на наши мышцы, кости и органы, существует также вопрос о том, как космические путешествия могут повлиять на нашу способность к размножению.
Ранее на этой неделе, в понедельник, 22 мая, группа японских исследователей объявила о результатах, которые могут пролить свет на этот вопрос. Используя образец лиофилизированной мышиной спермы, команда смогла получить подстилку для здоровых маленьких мышей. В рамках исследования фертильности сперма мышей провела девять месяцев на борту Международной космической станции (между 2013 и 2014 годами). Реальный вопрос сейчас заключается в том, можно ли сделать то же самое для человеческих детей?
Исследование было проведено студентом-исследователем в Центре передовых биотехнологий Университета Яманаси. Как она и ее коллеги объясняют в своем исследовании, которое было недавно опубликовано в Известия Национальной академии наук - вспомогательные репродуктивные технологии будут необходимы, если человечество когда-либо намеревается жить в космосе в течение длительного времени.
Таким образом, исследования, которые рассматривают влияние, которое жизнь в космосе может оказать на репродукцию человека, необходимы в первую очередь. Они должны учитывать влияние, которое микрогравитация (или низкая гравитация) может оказать на фертильность, способность человека к зачатию и развитие детей. И что еще более важно, они должны иметь дело с одной из величайших опасностей, связанных с проведением времени в космосе, а именно с угрозой солнечного и космического излучения.
Чтобы быть справедливым, не нужно далеко ходить, чтобы почувствовать воздействие космического излучения. МКС регулярно получает более чем в 100 раз больше радиации, чем поверхность Земли, что может привести к генетическому повреждению, если не будут приняты достаточные меры безопасности. С другими солнечными телами, такими как Марс и Луна, у которых нет защитной магнитосферы, ситуация аналогична.
И хотя воздействие радиации на взрослых было тщательно изучено, потенциальный ущерб, который может быть причинен нашему потомству, не имеет. Как солнечное и космическое излучение может повлиять на нашу способность к размножению, и как это излучение может повлиять на детей, когда они еще находятся в утробе матери и когда они рождаются? В надежде сделать первые шаги в решении этих вопросов, Вакаяма и ее коллеги отобрали сперматозоиды мышей.
Они специально выбрали мышей, так как они являются видами млекопитающих, которые размножаются половым путем. Как Саяка Вакаяма объяснил Space Magazine по электронной почте:
«Пока что только рыбы или саламандры были исследованы на предмет воспроизводства в космосе. Тем не менее, виды млекопитающих очень отличаются по сравнению с этими видами, например, от матери (живородство). Чтобы узнать, возможно ли размножение млекопитающих или нет, мы должны использовать виды млекопитающих для экспериментов. Тем не менее, виды млекопитающих, такие как мыши или крысы, очень чувствительны, и астронавты на борту МКС трудно заботятся о них, особенно для исследования размножения. Поэтому мы [не проводили эти исследования] до сих пор. Мы планируем провести больше экспериментов, таких как влияние микрогравитации на развитие эмбрионов ».
Образцы провели на борту МКС девять месяцев, в течение которых они выдерживались при постоянной температуре -95 ° С (-139 ° F). Однако во время запуска и восстановления они находились при комнатной температуре. После поиска Вакаяма и ее команда обнаружили, что образцы получили незначительные повреждения.
«Сперма, сохраненная в космосе, имела повреждение ДНК даже после всего лишь 9 месяцев космической радиации», - говорит Вакаяма. «Тем не менее, это повреждение не было сильным и могло быть исправлено, если оплодотворено емкостью ооцитов. Следовательно, мы могли бы получить нормальное, здоровое потомство. Это говорит мне о том, что мы должны изучить эффект, когда сперма сохраняется в течение более длительных периодов ».
Помимо возможности восстановления, образцы спермы все еще способны оплодотворять эмбрионы мыши (после того, как они были возвращены на Землю) и производить потомство мыши, все из которых выросли до зрелости и показали нормальные уровни фертильности. Они также отметили, что показатели оплодотворения и рождаемости были аналогичны показателям контрольных групп, и что существовали лишь незначительные геномные различия между ними и мышами, созданными с использованием тестовой спермы.
Из всего этого они продемонстрировали, что, хотя воздействие космической радиации может повредить ДНК, оно не должно влиять на выработку жизнеспособного потомства (по крайней мере, в течение девятимесячного периода). Более того, результаты показывают, что человеческие и домашние животные могут быть получены из сохраненных в космосе сперматозоидов, что может быть очень полезным, когда дело доходит до колонизации космоса и других планет.
Как сказал Вакаяма, это исследование основывается на практиках оплодотворения, уже установленных на Земле, и продемонстрировало, что эти же практики можно использовать в космосе:
«Наша основная тема - репродукция домашних животных. В сложившейся ситуации на местах многие животные рождаются из сперматозоидов. Особенно в Японии 100% дойных коров были рождены из консервированной спермы по экономическим и племенным причинам. Иногда сперма, которая хранилась более 10 лет, использовалась для производства коров. Если люди живут в космосе много лет, то наши результаты показали, что мы можем есть бифштекс в космосе. Для этого мы сделали это исследование. Для людей наш вывод, вероятно, поможет бесплодным парам ».
Это исследование также прокладывает путь для дополнительных испытаний, которые будут стремиться измерить влияние космического излучения на яйцеклетку и женскую репродуктивную систему. Эти тесты не только могут рассказать нам о том, как время в космосе может повлиять на женскую фертильность, но и могут серьезно повлиять на безопасность астронавтов. Как сказал Ульрике Людерер, профессор медицины в Калифорнийском университете и один из соавторов статьи, в заявлении для AFP:
«Эти виды воздействия могут вызвать раннюю недостаточность яичников и рак яичников, а также другие остеопороз, сердечно-сосудистые заболевания и нейрокогнитивные заболевания, такие как болезнь Альцгеймера». Половина астронавтов в новых классах астронавтов НАСА - женщины. Поэтому очень важно знать, какие хронические последствия для здоровья могут быть у женщин, подвергающихся длительному облучению в дальнем космосе ».
Тем не менее, проблема такого рода испытаний заключается в том, что можно различать эффекты микрогравитации и излучения. В прошлом проводились исследования, которые показали, как воздействие искусственной микрогравитации может снизить способность к восстановлению ДНК и вызвать повреждение ДНК у людей. Другие исследования подняли вопрос о взаимодействии между ними, и о том, как необходимы дальнейшие эксперименты для точного решения каждого из них.
В будущем можно будет провести различие между ними, поместив образцы сперматозоидов и яйцеклеток в тор, способный моделировать гравитацию Земли (1 г). Аналогично, экранированные модули могут использоваться для изоляции эффектов низкой или даже микрогравитации. Помимо этого, вероятно, будет сохраняться неопределенность до тех пор, пока дети действительно не родятся в космосе или в лунной или марсианской среде.
И, конечно же, долгосрочное влияние снижения гравитации и радиации на эволюцию человека еще предстоит выяснить. По всей вероятности, это не станет ясным для будущих поколений, и для их определения потребуется много поколений детей, рожденных за пределами Земли, чтобы понять, чем они отличаются друг от друга.
