Условия космического пространства создают барьеры для размножения

По мере того, как человечество приближается к реализации проектов заселения Луны и Марса, вопрос о возможности размножения вне Земли перестает быть предметом теоретических изысканий. Серьезные проблемы выявлены новыми исследованиями путем моделирования условий микрогравитации.

Эксперименты, проведенные австралийскими учеными, пишет xrust, показали, что условия микрогравитации, имитируемые в лаборатории, нарушают навигацию сперматозоидов, снижают вероятность оплодотворения и, при длительном воздействии, ухудшают качество и выживаемость эмбрионов на ранних стадиях развития.

Исследователи обнаружили, что сперматозоиды человека и мыши примерно на 50% менее эффективно перемещаются по каналу, имитирующему женский репродуктивный тракт, в этих условиях по сравнению с условиями нормальной гравитации. В случае с яйцеклетками мышей это привело к снижению успешности оплодотворения примерно на 30%. Исследование также выявило осложнения на ранних стадиях развития эмбриона.

Человеческий организм эволюционировал на протяжении миллионов лет, чтобы оптимально функционировать в земной среде, включая гравитацию, а путешествия за пределы Земли вызывают множество физиологических изменений, влияющих на здоровье человека.

Соединенные Штаты, в рамках программы НАСА «Артемида», планируют высадить астронавтов на Луну в ближайшие годы. Аналогичную цель преследует Китай.

Специалист по репродуктивной биологии Николь Макферсон, возглавляющая группу биологии сперматозоидов и эмбрионов в Научно-исследовательском институте Робинсона при Университете Аделаиды в Австралии заявила: «Учитывая активную работу программы «Артемида» по возвращению людей на Луну и серьезные планы пилотируемых миссий на Марс, способность к размножению за пределами Земли имеет фундаментальное значение для любого долгосрочного освоения планеты».

«Это включает в себя не только размножение человека, но и животных и сельскохозяйственные виды, от которых зависит самоподдерживающаяся среда обитания», — сказала она.

Оплодотворение происходит, когда сперматозоид мужчины проходит через женский репродуктивный тракт и проникает в яйцеклетку, при этом генетический материал двух клеток объединяется. Новое исследование впервые показывает, что гравитация играет решающую роль в способности сперматозоида двигаться к яйцеклетке.

Макферсон пояснила: способность плавать не нарушается. Сперматозоиды в условиях микрогравитации продолжают двигаться, просто они не могут найти дорогу. Нарушается, по-видимому, функция навигации, способность ориентироваться и целенаправленно двигаться к месту назначения. Мы считаем, что это происходит потому, что многие белки на поверхности сперматозоидов действуют как механосенсоры, крошечные молекулярные устройства, которые обнаруживают физические силы, включая гравитацию.

Интересно, что добавление прогестерона, женского гормона, естественным образом выделяемого во время овуляции в качестве химического сигнала, помогающего сперматозоидам найти свой путь, помогло большему количеству человеческих сперматозоидов преодолеть негативное воздействие микрогравитации.

Имитация микрогравитации

Для имитации микрогравитации исследователи использовали устройство, которое создает для клеток условия, напоминающие непрерывное свободное падение в невесомости в космосе. Для проверки способности к навигации они использовали пластиковую камеру с узкими каналами, открытыми с обоих концов, через которые сперматозоиды должны были пройти от одного конца до другого.

В условиях микрогравитации наблюдалось примерно 50-процентное снижение количества сперматозоидов человека и мыши, успешно преодолевших препятствия, по сравнению с условиями нормальной гравитации.

У мышей наблюдалось 30-процентное снижение вероятности успешного оплодотворения после четырех-шести часов микрогравитации по сравнению с условиями нормальной гравитации. Эмбрионы, которые сформировались в условиях микрогравитации, по-видимому, имели более высокое качество и содержали больше клеток, из которых впоследствии образуется плод.

Макферсон полагает: это позволяет предположить, что кратковременное воздействие микрогравитации может действовать как своего рода селективный фильтр, через который проходят только самые устойчивые сперматозоиды и эмбрионы.

Однако, когда развивающиеся эмбрионы мышей подвергались воздействию микрогравитации в течение первых 24 часов после оплодотворения — когда генетический материал от обоих родителей впервые соединяется — формировалось меньше эмбрионов, а те, которые все же образовывались, демонстрировали признаки задержки развития и уменьшения количества клеток на критически важных ранних стадиях.

Аналогичные результаты были получены при исследовании эмбрионов с использованием клеток свиней.

Макферсон заключила: наиболее очевидный вывод – размножение в космосе будет значительно сложнее, чем предполагает большинство людей. И эти трудности возникают на нескольких этапах, а не только на одном.

По страницам https://www.reuters