W związku z proponowanymi misjami na Marsa i planami utworzenia placówek na Księżycu w nadchodzących dziesięcioleciach pojawia się kilka pytań na temat wpływu, jaki czas spędzony w przestrzeni kosmicznej lub na innych planetach może mieć na ludzkie ciało. Poza normalnym zakresem pytań dotyczących wpływu promieniowania i obniżenia g na nasze mięśnie, kości i narządy, pojawia się również pytanie, w jaki sposób podróże kosmiczne mogą wpłynąć na naszą zdolność do reprodukcji.
Wcześniej w tym tygodniu - w poniedziałek 22 maja - zespół japońskich naukowców ogłosił odkrycia, które mogą rzucić światło na to pytanie. Korzystając z próbki liofilizowanego nasienia myszy, zespół był w stanie wyprodukować ściółkę zdrowych małych myszy. W ramach badania płodności plemniki myszy spędziły dziewięć miesięcy na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (między 2013 a 2014 rokiem). Prawdziwe pytanie brzmi: czy to samo można zrobić dla ludzkich dzieci?
Badanie było prowadzone przez studenta-naukowca z Advanced Biotechnology Center na Uniwersytecie Yamanashi. Jak ona i jej koledzy wyjaśniają w swoim badaniu - które zostało niedawno opublikowane w Postępowania z National Academy of Sciences - technologia wspomaganego rozrodu będzie potrzebna, jeśli ludzkość kiedykolwiek zamierza żyć w kosmosie w perspektywie długoterminowej.
W związku z tym w pierwszej kolejności potrzebne są badania dotyczące wpływu życia w przestrzeni kosmicznej na reprodukcję człowieka. Muszą one zająć się wpływem, jaki mikrograwitacja (lub niska grawitacja) może mieć na płodność, ludzkie zdolności do poczęcia i rozwój dzieci. Co ważniejsze, muszą poradzić sobie z jednym z największych zagrożeń spędzania czasu w kosmosie - zagrożeniem ze strony promieniowania słonecznego i kosmicznego.
Aby być uczciwym, nie trzeba daleko posuwać się, aby poczuć skutki promieniowania kosmicznego. ISS regularnie odbiera ponad 100 razy więcej promieniowania niż powierzchnia Ziemi, co może spowodować uszkodzenie genetyczne, jeśli nie zostaną zapewnione wystarczające zabezpieczenia. Na innych ciałach słonecznych - takich jak Mars i Księżyc, które nie mają ochronnej magnetosfery - sytuacja jest podobna.
I chociaż wpływ promieniowania na dorosłych był szeroko badany, potencjalne szkody, które mogłyby być wyrządzone naszemu potomstwu, nie zostały. W jaki sposób promieniowanie słoneczne i kosmiczne może wpłynąć na naszą zdolność do rozmnażania się i jak promieniowanie to może wpłynąć na dzieci, które są jeszcze w macicy i kiedy się rodzą? W nadziei, że zrobią pierwsze kroki w odpowiedzi na te pytania, Wakayama i jej koledzy wybrali plemniki myszy.
W szczególności wybrali myszy, ponieważ są gatunkiem ssaków rozmnażających się płciowo. Jak Sayaka Wakayama wyjaśnił Space Magazine za pośrednictwem poczty elektronicznej:
„Do tej pory tylko ryby lub salamandry były badane pod kątem rozmnażania w kosmosie. Jednak gatunki ssaków różnią się bardzo od tych gatunków, na przykład rodzą się z matki (żyworodność). Aby wiedzieć, czy reprodukcja ssaków jest możliwa, czy nie, musimy wykorzystać gatunki ssaków do eksperymentów. Jednak gatunki ssaków, takie jak myszy lub szczury, są bardzo wrażliwe i trudne do opieki przez astronautów na pokładzie ISS, szczególnie w badaniach reprodukcji. Dlatego [nie przeprowadziliśmy tych badań] do tej pory. Planujemy przeprowadzić więcej eksperymentów, takich jak wpływ mikrograwitacji na rozwój zarodka. ”
Próbki spędziły dziewięć miesięcy na pokładzie ISS, w którym to czasie były trzymane w stałej temperaturze -95 ° C (-139 ° F). Jednak podczas uruchamiania i odzyskiwania miały temperaturę pokojową. Po odzyskaniu Wakayama i jej zespół odkryli, że próbki doznały niewielkich uszkodzeń.
„Nasienie zachowane w kosmosie miało uszkodzenie DNA nawet po zaledwie 9 miesiącach od promieniowania kosmicznego”, powiedział Wakayama. „Jednak uszkodzenia te nie były silne i można je było naprawić, gdy zostaną zapłodnione pojemnikami oocytów. Dlatego moglibyśmy uzyskać normalne, zdrowe potomstwo. To sugeruje mi, że musimy zbadać efekt, gdy plemniki są przechowywane przez dłuższy czas. ”
Oprócz możliwości naprawy, próbki nasienia nadal były w stanie zapłodnić embriony myszy (po przywiezieniu ich z powrotem na Ziemię) i produkować potomstwo myszy, z których wszystkie osiągnęły dojrzałość i wykazywały normalny poziom płodności. Zauważyli również, że wskaźniki zapłodnienia i urodzeń były podobne do tych w grupach kontrolnych oraz że istniały jedynie niewielkie różnice genomowe między tymi a myszą utworzonymi przy użyciu testowego nasienia.
Z tego wszystkiego wykazali, że chociaż narażenie na promieniowanie kosmiczne może uszkodzić DNA, nie musi wpływać na produkcję żywego potomstwa (przynajmniej w okresie dziewięciu miesięcy). Co więcej, wyniki wskazują, że ludzkie i domowe zwierzęta mogą być produkowane z zachowanych w przestrzeni kosmicznej plemników, co może być niezwykle przydatne, jeśli chodzi o kolonizację przestrzeni kosmicznej i innych planet.
Jak ujął to Wakayama, badania te opierają się na praktykach nawożenia ustanowionych już na Ziemi i wykazały, że te same praktyki można zastosować w kosmosie:
„Naszym głównym przedmiotem jest rozmnażanie zwierząt domowych. W obecnej sytuacji na ziemi wiele zwierząt rodzi się z konserwowanych plemników. Zwłaszcza w Japonii 100% krów mlecznych urodziło się z zakonserwowanego nasienia ze względów ekonomicznych i hodowlanych. Czasami nasienie przechowywane przez ponad 10 lat było wykorzystywane do produkcji krów. Jeśli ludzie żyją w kosmosie przez wiele lat, nasze wyniki pokazały, że możemy jeść befsztyk w kosmosie. W tym celu przeprowadziliśmy to badanie. Dla ludzi nasze odkrycie prawdopodobnie pomoże niepłodnym parom. ”
Badania te torują również drogę do dodatkowych testów, które miałyby na celu zmierzenie wpływu promieniowania kosmicznego na komórki jajowe i żeński układ rozrodczy. Testy te nie tylko mogą nam wiele powiedzieć o tym, jak czas w przestrzeni kosmicznej może wpłynąć na płodność kobiet, ale może również mieć poważne konsekwencje dla bezpieczeństwa astronautów. Jak powiedziała Ulrike Luderer, profesor medycyny na Uniwersytecie Kalifornijskim i jeden ze współautorów tego artykułu w oświadczeniu dla AFP:
„Tego rodzaju narażenia mogą powodować wczesną niewydolność jajników i raka jajnika, a także inne osteoporozy, choroby sercowo-naczyniowe i choroby neurokognitywne, takie jak choroba Alzheimera. Połowa astronautów z nowych klas astronautów NASA to kobiety. Dlatego naprawdę ważne jest, aby wiedzieć, jakie przewlekłe skutki zdrowotne mogą mieć kobiety narażone na długotrwałe promieniowanie kosmiczne ”.
Jednak nierozstrzygniętym problemem związanym z tego rodzaju testami jest możliwość rozróżnienia między efektami mikrograwitacji i promieniowania. W przeszłości przeprowadzono badania, które wykazały, w jaki sposób narażenie na symulowaną mikrograwitację może zmniejszyć zdolność naprawy DNA i wywołać uszkodzenie DNA u ludzi. Inne badania podniosły kwestię wzajemnej zależności między nimi oraz tego, w jaki sposób potrzebne są dalsze eksperymenty, aby zająć się dokładnym wpływem każdego z nich.
W przyszłości możliwe będzie rozróżnienie między nimi poprzez umieszczenie próbek plemników i komórek jajowych w torusie, który jest w stanie symulować grawitację ziemską (1). sol). Podobnie, ekranowane moduły mogą być wykorzystane do odizolowania skutków niskiej, a nawet mikro-grawitacji. Poza tym najprawdopodobniej będą istnieć niepewności, dopóki dzieci nie narodzą się w kosmosie lub w środowisku księżycowym lub marsjańskim.
I oczywiście pozostaje widoczny długoterminowy wpływ zmniejszonej grawitacji i promieniowania na ewolucję człowieka. Najprawdopodobniej nie stanie się to jasne dla przyszłych pokoleń i wymagać będzie wielopokoleniowych badań dzieci urodzonych poza Ziemią, aby zobaczyć, jak różnią się one i ich potomstwo.
