Load mobile navigation

太空旅行如何繁殖后代:让太空小鼠告诉你精子放在太空中会坏掉吗?

   产出这些新生小老鼠的精子,在国际太空站上待了大约九个月。 PHOTOGRAPH BY TERUHIKO WAKAYAMA

产出这些新生小老鼠的精子,在国际太空站上待了大约九个月。 PHOTOGRAPH BY TERUHIKO WAKAYAMA


视频:太空人斯科特.凯利(Scott Kelly)在太空中待了一整年,测试太空旅行对人体的影响。

(神秘的地球uux.cn报道)据美国国家地理(撰文:Nadia Drake 编译:王年恺):如果实验结果没错的话,我们就有可能更清楚人类在离开地球后,要如何繁衍后代了。

据研究人员报导,在把冷冻干燥的小鼠精子送上地球轨道、暴露在严峻的太空环境大约九个月后,依然能产生健康的小鼠。

对医学专家来说,这项结果并不意外;但是,假如未来的人类想要移民到地球以外的地方,需要透过辅助生殖的技术来繁衍太空宝宝,这项结果倒是好消息。

在太空中做爱倒不难,就只是单纯的古典力学问题而已,而且也许已经有人找到解决的方式了(只是可能不会有人敢承认)。真正的难题是,人类和动物在外太空时,不仅承受到的重力比较小,基因和其他遗传物质也很容易被高能量的宇宙射线破坏。

任职于美国乔治华盛顿大学,擅长急救与极端环境医疗的医生克里斯.雷恩哈特(Kris Lehnhardt)说,生育系统在这样的环境中,会怎么将精子与卵子变成新生命,整个过程至今仍是个谜。

雷恩哈特说:「我们需要知道这些知识,才能知道在太空中繁衍是否可行,或者是否安全,但事实上我们对此一无所知,几乎没有人详细研究过。」

这份新的研究发表在美国国家科学院院刊(PNAS),除了认为精子能在太空中存活、保有生育能力外,也替未来的生育科学提出一些见解。

堪萨斯大学医学中心的乔.塔许(Joe Tash)认为,「这项研究很好,设计相当周到。」但太空人进了深太空之后,遭遇到的辐射线会更强,在解读这项研究的成果时,必须考虑到这个重要的因素。

太空宝宝

地球上所有的生命,都是在地球重力的影响下演化出来的,而且地球的磁场也偏转了大多数的高能量宇宙射线,保护了地表上的生命。一旦进入太空,到了月球、甚至火星,重力会比在地球上要小得很多,辐射带来的危险也更严重。

截至目前为止,科学家只观察过少数动物在太空中繁殖的过程,其中包括大鼠、鱼、蝾螈和海胆。研究的结果不一:1979年在苏联的宇宙1129号卫星(Cosmos 1129,亦称Bion 5)上对大鼠进行的实验,完全没有产出新生大鼠。海胆的精子也效果不佳,但鱼、果蝇和线虫却能成功繁殖。

日本山梨大学的发育生物学家若山清香(Teruhiko Wakayama)本来想当太空人,但考量这些事情后,他决定研究是否能运用辅助生殖技术,来帮助小鼠在太空中繁殖。

他说:「我们发现,只有少数研究探讨过哺乳类在太空中的繁殖,而且大多数没有明确的成果,因为将小鼠或大鼠送上太空太困难了。」

若山清香是豢养动物生殖的专家,他在先前已经证实冷冻干燥的小鼠精子,可以在地表上生出正常的小鼠。但是,当他的团队将小鼠精子放入模拟微重力环境的特殊设备时,生出来的小鼠数量比预期的少。

他说:「我们非常想要在真正的太空中做实验。」于是,他的团队设计了「太空宝宝」(Space Pup)实验,来测试太空旅行对小鼠精子的影响。

团队研究人员从几只小鼠身上抽出精细胞后,将这些细胞冷冻干燥,于2013年8月送上国际太空站。由于火箭升空前后有好几天的时间,冷冻干燥技术有助于维持精子的稳定。

到了国际太空站后,这些精子在日本实验舱的冷冻柜中,待在摄氏零下95度的温度中长达288天。在这段大约九个月的期间里,冷冻储藏箱外的辐射计记录下来的辐射值,比地表高了将近100倍。

精子在2014年5月搭着SpaceX火箭回到地表,若山清香的团队开始进行后续的研究。

位于精子头部的遗传物质被辐射破坏了,这一点并不让人意外,因为国际太空站离地表400公里,更容易接收到高能量粒子,若要长期待在太空,必须考量长期暴露在宇宙射线中的影响。

塔许说:「研究报告中的辐射值,还远远不及踏出范艾伦带(Van Allen belt)后会遭遇的辐射量。」范艾伦带是另一层保护地球的辐射带,国际太空站也位在范艾伦带里面,因此受到保护。

精细胞虽然受损,但并没有很严重。若山清香的团队直接将太空精子注射进小鼠卵子,再将受精卵殖入雌小鼠中,最后产出正常、健康的太空鼠宝宝。研究报告指出,小鼠出生前,研究团队测量了一些胚胎的基因表现模式,和地表上冷冻干燥的精子产生的小老鼠没有显著差异。

研究报告还说,有些太空鼠宝宝发育成熟后彼此交配,产生出来的后代也是正常的。研究团队认为,这表示精子待在太空后,并没有产生后续的生育能力问题。

精子典藏库

假如实验的结果正确,表示我们距离真正想知道的问题更接近了一点:人类在太空中是否能产下健康的后代?

这项实验「绝对是空前的太空生殖过程研究,」雷恩哈特说:「他们的概念是,精子被冷冻干燥后,基本上会中止代谢活动,让精子冻结在一个时间点中,因此能降低辐射对精子的伤害。」

若山清香的团队接下来想要将小鼠的受精卵送上国际太空站,看看能不能发育成胚囊(胚胎发展的初期阶段,此时有数百个细胞)。

塔许明年则会研究人类的精子受到冷冻保存后,送上太空是否仍然可以保有成功进行体外受精的特性。

若山清香的团队认为,生物样本的保存技术成熟以后,就能将各种地球生物的精子典藏起来,保存在太空船上或月球的熔岩隧道中,万一地球遇到生物大灭绝时能作为一种保障;如果要在地球以外繁殖类地生物时,也可作为参考样本。




上一篇 下一篇