NASA為什麼要將精子送入太空?


但與這些物品塞在一起的,還有一些不同尋常的東西:一個裝有冷凍精子樣本的容器。這些樣本中,有美國加利福尼亞州一家精子庫提供的12位匿名捐贈者的精子,還有6個樣本是育種公牛的精子。

電視節目《辛普森一家》的創作者馬特·格羅寧和Micro-11實驗首席科學家喬·塔什很好。在這個任務徽章中,荷馬·辛普森被描繪成一個宇航員,騎著一個長著牛角,掛著鼻環,看起來很生氣的精子

電視節目《辛普森一家》的創作者馬特·格羅寧和Micro-11實驗首席科學家喬·塔什很好。在這個任務徽章中,荷馬·辛普森被描繪成一個宇航員,騎著一個長著牛角,掛著鼻環,看起來很生氣的精子

這些精子樣本是一項名為“Micro-11實驗”的太空任務的一部分。宇航員先將精子解凍,添加一些化學物質,以刺激精子的運動,並為精子與卵子融合做好準備。然後,他們將精子放在顯微鏡下,拍攝精子游動的視頻。此外,他們還會進行化學測試。與此同時,在地球上,其他研究人員將對相同的精子樣本進行同樣的測試,以便進行比較。

精子獲能是關鍵

美國國家航空航天局(NASA)網站上的文章介紹稱,該實驗旨在研究精子在微重力條件下的運動能力,即精子的移動和游泳的能力,以及它們在觸發“獲能”(capacitation)時的成功程度。獲能是哺乳動物精子成熟之前的最後一個步驟,獲能之後才能使卵母細胞受精。這項研究的結果可能有助於回答這樣一個問題:如果人類將來定居在月球或火星上,或者冒險進入更遙遠的宇宙旅行,人類是否有能力繁衍後代。

“如果沒有健康的精子,你就會面臨在太空中多代生存的嚴重風險,”美國堪薩斯大學醫學中心分子與綜合生理學系榮譽退休教授喬·塔什(Joe Tash)解釋道。塔什是這項實驗的首席科學家,並擔任美國國家航空航天局的顧問。

NASA艾姆斯研究中心的研究人員表示,自20世紀90年代以來,NASA一直在進行生殖和發育空間生物學方面的研究。例如,1995年3月14日出版的《美國國家科學院院刊》(PNAS)上一項研究中,科學家誘導航天飛機上的雌蛙排卵,以便讓它們的卵受精。研究表明,重力作用下受精卵的旋轉並不是發育出正常蝌蚪的必要條件。

Micro-11實驗標誌著人類精子(除了男性宇航員體內的精子)首次被送入太空,而在此前已經有過涉及動物精子的研究。塔什表示,早在20世紀80年代,德國研究人員就用亞軌道火箭將公牛精液發射到太空中,讓它們短暫處於一分半鐘的失重狀態。 1997年,塔什和同事在兩次航天飛機任務中發射了海膽精子樣本。在這兩次實驗中,由於無法在顯微鏡下拍攝視頻,所以他們轉而研究信號轉導,即精子細胞內控制尾巴扭動的分子機制。

德國的研究結果和塔什等人在1997年的研究都發現,精子在微重力環境中游動的速度實際上比在地球上快。但在塔什的一個實驗中,他發現了在太空中生育的一個巨大障礙。當海膽精子暴露在卵細胞分泌的肽類中時,獲能過程的發生要慢得多,而肽類本身就是觸發獲能的關鍵成分。

塔什表示,Micro-11實驗將在分別收集微重力對精子游泳和獲能能力影響的數據。

輻射暴露是個問題

微重力並不是影響太空生育的唯一因素。在地球附近,存在著由大量帶電粒子聚集而成,在這個輻射層以外,輻射暴露可能會對生物造成嚴重的損害。 2017年5月20日的《生殖》(Reproduction)雜誌發表了一項研究,指出在太空中發現的帶電粒子會對雌性老鼠的卵巢造成損害。

“我們的研究發現,暴露在帶電的氧或鐵粒子時,有限的卵泡儲備被耗盡,而這些粒子都是宇宙射線的組成部分,”該研究的通訊作者、加州大學歐文分校的醫學、發育和細胞生物學以及公共衛生教授烏爾里克·盧德勒(Ulrike Luderer)寫道,“這種損害是不可逆轉的,會導致卵巢早衰(過早絕經)。”

此外,盧德勒還表示,人類和動物研究提供的證據表明,暴露在伽馬射線和帶電鐵粒子下會降低精子的活力。

此外,即使在太空中成功受精,懷孕和分娩也會面臨問題。美國貝勒醫學院太空醫學中心的克里斯·倫哈特(Kris Lehnhardt)表示,目前還不清楚胚胎在太空環境中的發育情況,也不知道是否能夠自然分娩。

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