为什么美国国家航空航天局将大量精子送入轨道?

由:帕特里克·j·基格

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电视节目《辛普森一家》的创作者马特·格罗宁是首席科学家兼程序开发人员乔·塔什的熟人,他为这个实验设计了一个特别的纪念补丁。它把霍默·辛普森描绘成一个宇航员,骑着一个看起来愤怒的精细胞,戴着牛角和鼻环。辛普森一家(TM)和©2018二十世纪福克斯电影公司。版权所有。

SpaceX的补给任务最近访问了国际空间站它载有5800磅(2631公斤)的货物,其中包括从太空的有利位置研究雷暴的设备轨道上的蔬菜——这是宇航员在研究中需要的东西。但在这些物品中还藏着一些更不寻常的东西——装有12个匿名捐赠者冷冻精子样本的容器,这些样本来自加利福尼亚的一家精子库,还有6个来自繁殖公牛的精子样本。

这些样本将用于计划好的实验,Micro-11.宇航员将解冻精子,并添加化学物质,激活精子的运动,准备与卵子融合。然后,他们会把精子放在显微镜下,这样他们就可以拍摄精子游泳的视频。此外,他们还会进行化学测试。与此同时,在地球上,其他研究人员将对相同的精子样本进行相同的测试,以进行比较。

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获得能力是关键

该实验旨在研究精子的运动性,即移动和游动的能力微重力条件,以及它们在触发生理变化方面的成功程度精子获能这使它们能够穿透卵子并使其受精文章来自NASA网站。这些信息可能有助于回答这样一个问题:如果人类未来在月球或火星上定居,或者冒险进入宇宙进行更长时间的旅行,他们是否有能力繁殖后代。

“如果你没有健康的精子,你就有可能在太空中多代人生存,”解释说乔小胡子他是堪萨斯大学医学中心分子与综合生理学系的名誉教授。塔什是开发该实验的首席科学家,并继续作为顾问参与其中。

美国国家航空航天局的研究人员在一封电子邮件中表示,自20世纪90年代以来,美国国家航空航天局一直在进行生殖和发育空间生物学的研究艾姆斯研究中心他们参与了Micro-11的研究。在一个研究例如,在1995年3月14日的《美国国家科学院院刊》上发表的一篇文章中,航天飞机上的雌性青蛙被诱导排卵,以便它们的卵子能够受精。这项研究表明,由重力引起的受精卵旋转(由精子和卵子融合形成的细胞)对于发育出具有正常身体的自由游泳的蝌蚪来说并不是必要的。

Micro-11标志着人类精子——也就是说,除了男性宇航员体内的精子——第一次被发射到太空,尽管此前也有过涉及动物精子的研究。回到20世纪80年代,德国研究人员塔什说,他们用亚轨道火箭将牛精液发射到太空,让它们短暂地处于一分半钟的失重状态,并将这一过程录了下来。1997年,塔什和他的同事们用两架航天飞机发射了海胆精子样本。在这两个实验中,不可能在显微镜下拍摄视频,所以他们研究了信号转导,即精子细胞内的分子机制,它告诉精子细胞何时开始扭动尾巴。

德国的这项研究和塔什1997年的研究结果都发现,精子在微重力环境下比在地球上游得更快。但在塔什的一项实验中,他发现了在太空生育的一个巨大障碍。当海胆的精子暴露在一种叫做多肽的化合物中,这种化合物将由卵子释放出来,触发获能的信号——繁殖的一个重要部分——发生得要慢得多。

据塔什说,Micro-11实验将在不同的试验中收集微重力对游泳和获得能的影响的数据。

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辐射暴露是个问题

但微重力并不是影响太空繁殖的唯一因素。在外面范艾伦皮带保护地球免受来自太空的高能粒子的伤害,辐射暴露可能会造成严重的问题。一个研究发表在2017年5月20日《生殖》杂志上的一项研究发现,暴露在太空中发现的那种带电粒子会损害雌性小鼠的卵巢。

“我们的研究发现,有限的卵泡储备会因暴露在带电氧或铁粒子中而耗尽,这些粒子是银河系宇宙射线的组成部分,”该研究的通讯作者,Ulrike Luderer他在一封电子邮件中写道。她是加州大学欧文分校的医学、发育和细胞生物学以及公共卫生学教授。“这种损害是不可逆的,会导致卵巢功能衰竭(过早绝经)。”

此外,Luderer说,人类和动物研究提供的证据表明,暴露在伽马射线和带电铁颗粒中会降低精子活力。

但即使有可能在太空中怀孕,怀孕和分娩也可能会有问题。克丽丝Lehnhardt贝勒医学院太空医学中心的高级教员在一封电子邮件中说,目前还不知道胚胎在太空环境中会发育得多好,也不知道是否有可能自然分娩。

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