人類必須成為航太物種。就像數百萬年前一樣,它從非洲的起源傳播到地球母親的邊界之外。
至少像世界首富這樣的太空探索領導者就是這樣。 馬斯克 然而,我希望你相信,可能存在一些生物學障礙,可能會將這個願景限制在科幻小說的領域。人類文明只能永遠留在我們星球的土壤裡。一項新的研究發現,包括人類、小鼠和豬在內的哺乳動物的精子細胞在微重力下很難透過雌性生殖系統到達卵子並使其受精。即使精子已經到達目的地,研究表明,與正常發育的胚胎相比,在這些條件下出生的胚胎發育較差。 重力。
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之前有研究的標題表明 我的小孩子 它是由在太空中旅行了數月的幹細胞引起的。但先前大部分的研究都是在太空或低重力模擬器中進行的 單字它揭示了太空環境對配子和胚胎的許多負面影響。
「當你想到太空探索和太空定居的未來時,你會發現它正在發生,它已經發生了,」阿德萊德大學生殖生物學家妮可·麥克弗森說。澳洲 報告的作者告訴 Space.com,“我認為人們忘記了,我們需要維持這些定居點,而不是不斷殖民地球。我們需要能夠在太空中繁殖。”
麥克弗森先前的工作涵蓋了肥胖和飲食對受精成功的影響。在觀看由英國物理學家布萊恩·考克斯主持的紀錄片後,她對太空繁殖的可能性問題很感興趣,與她的伴侶討論後產生了一個獨特的研究實驗的想法。
一週後,她與太空製藥公司 Firefly Biotech 的創辦人偶遇,並為她的實驗室購買了一台 3D 迴轉器。該設備是一種高科技離心機,透過繞著兩個軸旋轉裝有樣品的小瓶子來模擬微重力。這有效地混淆了內部細胞在空間中的位置。在她的實驗中,麥克弗森和同事創造了一種裝置,可以在腔室的一部分捕獲人類、老鼠和豬的精子細胞。為了模擬女性生殖系統,研究人員指出,與正常重力下的精子相比,能夠到達卵子的精子數量少 30%。
科學家知道,精子依靠一組複雜的訊號來找到到達卵子的途徑。導航的一部分是由化學訊號驅動的,例如女性荷爾蒙黃體酮的濃度。但麥克弗森說,重力似乎也扮演重要角色。
「我們知道精子會對化學訊號做出反應。但我們也知道它們喜歡游到靠近水面的地方,」她說。 “當然,如果你想知道表面在哪裡,你需要及時了解你的位置。為此你需要重力。”
精子努力到達卵子只是這項發現的一部分。當精子能夠到達卵子時,早期胚胎稱為囊胚。起初它看起來比重力受孕的胚胎還要強大。然而,當持續暴露於微重力時,在微重力下產生的囊胚的優良品質就會降低。且胚胎開始落後於正常胚胎。
麥克弗森認為,在微重力環境下短短四小時後形成的胚胎中觀察到的初始質量提高是由自然選擇過程引起的。這使得只有最適合的精子才能到達卵子。在微重力下保存長達 24 小時的胚胎隨後會惡化,這可能是由於缺乏重力對胚胎細胞快速分裂過程的負面影響。
「胚胎發育的前 24 小時內會發生很多變化,」麥克弗森說。 “母本和父本 DNA 結合在一起。有許多表觀遺傳變化繼續推動胎兒早期發育。而暴露在零重力下確實有害。”
麥克弗森表示,未來研究人員希望在低重力環境中進行類似的實驗,例如月球或火星。看看一些重力是否可以緩解這個問題。她認為這項發現不僅會影響我們對太空定居的願景。還有商業太空旅遊。以及在月球和軌道上度蜜月期間可能懷上的嬰兒。另一方面,自然選擇會導致短期失重後形成更強壯的胚胎。它可能會導致人類人工授精技術的進步,幫助治療地球上的不孕症。
未來,研究人員希望讓胚胎處於更長時間的失重狀態。更深入了解類太空條件下發生的過程。
學習 已於週四(3月26日)發表在《通訊生物學》雜誌上









