Piedāvājot misijas uz Marsu un plānojot tuvākajās desmitgadēs izveidot priekšposteņus uz Mēness, rodas vairāki jautājumi par to, kā kosmosā vai uz citām planētām pavadītais laiks varētu ietekmēt cilvēka ķermeni. Papildus parastajam jautājumu lokam, kas attiecas uz starojuma un zemāku g iedarbību uz mūsu muskuļiem, kauliem un orgāniem, ir arī jautājums par to, kā kosmosa ceļojumi varētu ietekmēt mūsu spēju vairoties.
Šīs nedēļas sākumā - pirmdien, 22. maijā - japāņu pētnieku komanda paziņoja par atradumiem, kas varētu atklāt šo jautājumu. Izmantojot liofilizētu peļu spermas paraugu, komanda spēja izgatavot veselīgu mazuļu peļu pakaišus. Auglības pētījumā peles spermatozoīdi deviņus mēnešus bija pavadījuši uz klāja Starptautiskajā kosmosa stacijā (no 2013. līdz 2014. gadam). Tagad patiesais jautājums ir, vai to pašu var darīt arī cilvēku zīdaiņiem?
Pētījumu vadīja Jamanashi universitātes uzlabotā biotehnoloģijas centra studentu pētniece. Kā viņa un viņas kolēģi skaidro savā pētījumā - kas nesen tika publicēts Nacionālās zinātņu akadēmijas raksti - mākslīgās reproduktīvās tehnoloģijas būs vajadzīgas, ja cilvēce kādreiz plāno dzīvot kosmosā.
Pirmkārt, ir nepieciešami pētījumi, kas pievēršas tam, kā kosmosā dzīvošana varētu ietekmēt cilvēka reprodukciju. Tiem jānovērš mikrogravitācijas (vai mazas gravitācijas) ietekme uz auglību, cilvēka spējām ieņemt bērnu un bērnu attīstību. Un vēl svarīgāk, viņiem ir jārisina viens no lielākajiem laika pavadīšanas kosmosā draudiem - tas ir draudi, ko rada saules un kosmiskais starojums.
Lai būtu taisnīgi, nav jāiet tālu, lai sajustu kosmosa starojuma ietekmi. ISS regulāri saņem vairāk nekā 100 reizes lielāku radiācijas daudzumu nekā Zemes virsma, kas var izraisīt ģenētiskus bojājumus, ja nav ieviesti pietiekami drošības pasākumi. Citos Saules ķermeņos - piemēram, uz Marsa un Mēness, kuriem nav aizsargājošas magnetosfēras - situācija ir līdzīga.
Un, lai gan radiācijas ietekme uz pieaugušajiem ir plaši pētīta, potenciālais kaitējums, ko varētu radīt mūsu pēcnācēji, nav. Kā saules un kosmiskais starojums var ietekmēt mūsu spēju vairoties, un kā šis starojums var ietekmēt bērnus, kad viņi vēl ir dzemdē un pēc piedzimšanas? Cerot spert pirmos soļus šo jautājumu risināšanā, Vakajama un viņas kolēģi izvēlējās peļu spermatozoīdus.
Viņi īpaši izvēlējās peles, jo tās ir zīdītāju sugas, kuras pavairot seksuāli. Kā Sayaka Wakayama paskaidroja Space Magazine pa e-pastu:
“Līdz šim tikai zivīm vai salamandrām tika pārbaudīta reprodukcija kosmosā. Tomēr zīdītāju sugas ir ļoti atšķirīgas salīdzinājumā ar tām sugām, piemēram, dzimušas no mātes (dzīvotspēja). Lai zināt, vai zīdītāju pavairošana ir iespējama vai nē, mums eksperimentos jāizmanto zīdītāju sugas. Tomēr zīdītāju sugas, piemēram, peles vai žurkas, ir ļoti jutīgas un astronauti, kas atrodas ISS, ir grūti par tiem rūpēties, īpaši reprodukcijas pētījumiem. Tāpēc mēs [līdz šim nav veikuši šos pētījumus]. Mēs plānojam veikt vēl citus eksperimentus, piemēram, mikrogravitācijas ietekmi uz embriju attīstību. ”
Paraugi deviņus mēnešus pavadīja ISS, šajā laikā tos turēja nemainīgā temperatūrā -95 ° C (-139 ° F). Tomēr palaišanas un atveseļošanās laikā tie bija istabas temperatūrā. Pēc izguves Vakajama un viņas komanda konstatēja, ka paraugiem ir nodarīti nelieli zaudējumi.
"Kosmosā saglabātajai spermai bija DNS bojājumi pat tikai pēc 9 mēnešiem, izmantojot kosmosa starojumu," sacīja Vakajama. “Tomēr šie bojājumi nebija lieli, un, tos apaugļojot ar olšūnu spēju, tos varēja labot. Tāpēc mēs varētu iegūt normālus, veselīgus pēcnācējus. Tas man liek domāt, ka mums jāpārbauda ietekme, ja spermatozoīdi tiek saglabāti ilgāku laiku. ”
Papildus spermas paraugiem, spermas paraugi joprojām spēja apaugļot peļu embrijus (pēc tam, kad tie tika atvesti atpakaļ uz Zemi) un radīt peļu pēcnācējus, no kuriem visi izauga līdz briedumam un uzrādīja normālu auglības līmeni. Viņi arī atzīmēja, ka apaugļošanās un dzimstība bija līdzīga kontroles grupām un ka starp tām un pelēm, kas izveidotas, izmantojot testa spermu, pastāvēja tikai nelielas genomu atšķirības.
No tā visa viņi parādīja, ka, kaut arī kosmosa starojuma iedarbība var sabojāt DNS, tai nav jāietekmē dzīvotspējīgu pēcnācēju rašanās (vismaz deviņu mēnešu laikā). Turklāt rezultāti liecina, ka cilvēku un mājas dzīvniekus varētu ražot no kosmosā saglabātiem spermatozoīdiem, kas varētu būt ļoti noderīgi, kolonizējot kosmosu un citas planētas.
Kā teica Wakayama, šis pētījums balstās uz mēslošanas praksi, kas jau ir ieviesta uz Zemes, un parādīja, ka šīs pašas prakses var izmantot kosmosā:
“Mūsu galvenais priekšmets ir mājas dzīvnieku pavairošana. Pašreizējā situācijā uz zemes daudzi dzīvnieki ir dzimuši no spermatozoīdu konserviem. Īpaši Japānā 100% piena govju ir dzimuši no konservētām spermām ekonomisku un vaislas iemeslu dēļ. Dažreiz govju ražošanai tika izmantotas spermas, kuras tika uzglabātas vairāk nekā 10 gadus. Ja cilvēki daudzus gadus dzīvo kosmosā, tad mūsu rezultāti parādīja, ka šajā telpā mēs varam ēst beefsteak. Šim nolūkam mēs veicām šo pētījumu. Cilvēkiem mūsu atradums, iespējams, palīdzēs neauglīgiem pāriem. ”
Šis pētījums arī paver ceļu papildu testiem, kuru mērķis ir izmērīt kosmosa starojuma ietekmi uz olšūnām un sieviešu reproduktīvo sistēmu. Šie testi ne tikai daudz pastāstīja par to, kā laiks kosmosā var ietekmēt sieviešu auglību, bet arī nopietni ietekmē astronautu drošību. Kā paziņojumā AFP sacīja Kalifornijas Universitātes medicīnas profesors Ulrike Luderers un viens no līdzautoriem, kas rakstīti uz papīra:
“Šāda veida iedarbība var izraisīt olnīcu agrīnu mazspēju un olnīcu vēzi, kā arī citas osteoporozes, sirds un asinsvadu slimības un neirokognitīvās slimības, piemēram, Alcheimera slimības. Puse astronautu NASA jaunajās astronautu klasēs ir sievietes. Tāpēc ir patiešām svarīgi zināt, kāda hroniska ietekme uz veselību varētu būt sievietēm, kuras pakļautas ilgstošam dziļā kosmosa starojumam. ”
Tomēr pastāvīga problēma saistībā ar šāda veida testiem spēj atšķirt mikrogravitācijas un starojuma iedarbību. Agrāk tika veikti pētījumi, kas parādīja, kā imitētās mikrogravitācijas iedarbība var samazināt DNS atjaunošanas spēju un izraisīt DNS bojājumus cilvēkiem. Citos pētījumos ir izvirzīts jautājums par abu mijiedarbību un to, kā ir nepieciešami turpmāki eksperimenti, lai pievērstos katra precīzajai ietekmei.
Nākotnē var būt iespējams atšķirt šos divus, ievietojot spermatazojas un olšūnu paraugus torā, kas spēj simulēt Zemes gravitāciju (1). g). Līdzīgi, ekranētus moduļus varētu izmantot, lai izolētu zema vai pat mikrogravitācijas ietekmi. Bez tam, visticamāk, pastāvēs ilgstoša neskaidrība, kamēr mazuļi patiesībā piedzims kosmosā, Mēness vai Marsa vidē.
Un, protams, vēl nav saskatāma samazināta gravitācijas un starojuma ilgtermiņa ietekme uz cilvēka evolūciju. Visticamāk, ka nākamajām paaudzēm tas nebūs skaidrs, un būs nepieciešami vairāku paaudžu pētījumi par bērniem, kas dzimuši prom no Zemes, lai redzētu, kā viņi un viņu pēcnācēji atšķiras.
