S navrhovanými misiami na Mars a plánmi založiť základne na Mesiaci v nasledujúcich desaťročiach existuje niekoľko otázok o tom, aký vplyv môže mať čas strávený vo vesmíre alebo na iné planéty na ľudské telo. Okrem bežných otázok týkajúcich sa účinkov žiarenia a nižšej úrovne g na naše svaly, kosti a orgány, existuje aj otázka, ako môže vesmírne cestovanie ovplyvniť našu schopnosť reprodukcie.
Začiatkom tohto týždňa - v pondelok 22. mája - tím japonských vedcov oznámil zistenia, ktoré by mohli túto otázku objasniť. Použitím vzorky lyofilizovaných myších spermií bol tím schopný vyrobiť vrh zdravých detských myší. Ako súčasť štúdie plodnosti strávilo myšie spermie deväť mesiacov na palube Medzinárodnej vesmírnej stanice (medzi rokmi 2013 a 2014). Skutočnou otázkou je teraz, či je možné urobiť to isté pre ľudské deti?
Štúdiu viedla študentská vedecká pracovníčka na University of Yamanashi's Advanced Biotechnology Centre. Ako ona a jej kolegovia vysvetľujú vo svojej štúdii - ktorá bola nedávno uverejnená v Zborník Národnej akadémie vied - ak bude mať ľudstvo v úmysle dlhodobo žiť v vesmíre, bude potrebná technológia asistovanej reprodukcie.
Preto sú najprv potrebné štúdie, ktoré sa zaoberajú účinkom, ktorý môže mať život v priestore na reprodukciu ľudí. Tieto potreby sa musia zaoberať vplyvom, ktorý môže mať mikrogravitácia (alebo nízka gravitácia) na plodnosť, schopnosť otehotnieť a vývoj detí. A čo je dôležitejšie, musia sa vysporiadať s jedným z najväčších nebezpečenstiev trávenia času vo vesmíre - hrozbou, ktorú predstavuje slnečné a kozmické žiarenie.
Aby sme boli spravodliví, človek nemusí zachádzať ďaleko, aby pocítil účinky kozmického žiarenia. ISS pravidelne prijíma viac ako stonásobok množstva žiarenia, ktoré spôsobuje povrch Zeme, čo môže viesť k genetickému poškodeniu, ak nie sú zavedené dostatočné záruky. Situácia je podobná aj v prípade iných slnečných telies - ako je Mars a Mesiac, ktoré nemajú ochrannú magnetosféru.
A zatiaľ čo účinky žiarenia na dospelých boli podrobne študované, potenciálne škody, ktoré by mohli byť spôsobené nášmu potomstvu, neboli. Ako môže slnečné a kozmické žiarenie ovplyvniť našu schopnosť rozmnožovania a ako môže toto žiarenie ovplyvniť deti, keď sú stále v lone a keď sa narodia? Wakayama a jej kolegovia dúfali v prvé kroky pri riešení týchto otázok a vybrali spermie myší.
Konkrétne si vybrali myši, pretože sú to druhy cicavcov, ktoré sa pohlavne rozmnožujú. Ako Sayaka Wakayama vysvetlil časopis Space Space prostredníctvom e-mailu:
„Doteraz boli na reprodukciu vo vesmíre skúmané iba ryby alebo mloky. Druhy cicavcov sa však v porovnaní s týmito druhmi veľmi líšia, napríklad ak sa narodili od matky (viviparity). Aby sme vedeli, či je rozmnožovanie cicavcov možné alebo nie, musíme na experimenty používať cicavce. Druhy cicavcov, ako sú myši alebo potkany, sú však veľmi citlivé a astronauti na palube ISS sa o nich ťažko starajú, najmä pri reprodukčnej štúdii. Preto sme tieto štúdie doteraz neuskutočnili. Plánujeme vykonať ďalšie experimenty, ako napríklad účinok mikrogravitácie na vývoj embryí. “
Vzorky strávili deväť mesiacov na palube ISS, počas ktorých sa udržiavali pri konštantnej teplote -95 ° C (-139 ° F). Počas štartu a regenerácie však boli pri izbovej teplote. Po vyhľadaní Wakayama a jej tím zistili, že vzorky utrpeli menšie škody.
"Spermie zachované vo vesmíre mali poškodenie DNA aj po iba 9 mesiacoch ožarovaním vesmírom," uviedol Wakayama. „Toto poškodenie však nebolo silné a bolo ho možné napraviť, keď sa oplodnilo kapacitou oocytov. Preto by sme mohli získať normálneho, zdravého potomka. To mi naznačuje, že musíme skúmať účinok, keď sa spermie uchovávajú dlhšiu dobu. “
Vzorky spermií boli okrem reparability stále schopné oplodniť embryá myší (hneď ako boli vrátené späť na Zem) a produkovať potomstvo myší, ktoré všetky dospeli a dospeli k normálnym úrovniam plodnosti. Zmienili sa tiež, že miera oplodnenia a pôrodnosti sú podobné ako v kontrolných skupinách a že medzi nimi a myšou vytvorenou pomocou testovacieho spermií existujú iba malé genomické rozdiely.
Z toho všetkého preukázali, že zatiaľ čo vystavenie kozmickému žiareniu môže poškodiť DNA, nemusí mať vplyv na produkciu životaschopných potomkov (aspoň v lehote deviatich mesiacov). Výsledky navyše naznačujú, že ľudské a domáce zvieratá by sa mohli vyrábať z spermií zachovaných v priestore, čo by mohlo byť veľmi užitočné, pokiaľ ide o kolonizáciu vesmíru a iných planét.
Ako uviedol Wakayama, tento výskum vychádza z postupov hnojenia, ktoré už boli na Zemi zavedené, a preukázal, že tieto rovnaké postupy by sa mohli použiť vo vesmíre:
„Našou hlavnou témou je reprodukcia domácich zvierat. V súčasnej situácii na zemi sa veľa zvierat rodí z konzervovaných spermií. Najmä v Japonsku sa 100% dojníc narodilo z konzervovaných spermií z ekonomických a šľachtiteľských dôvodov. Spermie, ktoré sa skladovali viac ako 10 rokov, sa niekedy používali na produkciu kráv. Ak ľudia žijú vo vesmíre mnoho rokov, naše výsledky ukázali, že v priestore môžeme jesť hovädzie mäso. Za týmto účelom sme urobili túto štúdiu. Pokiaľ ide o ľudí, naše zistenie pravdepodobne pomôže neplodným párom. “
Tento výskum tiež pripravuje cestu pre ďalšie testy, ktoré by sa snažili zmerať účinky kozmického žiarenia na vajíčka a reprodukčný systém žien. Tieto testy nám mohli nielen povedať veľa o tom, ako môže čas vo vesmíre ovplyvniť plodnosť žien, ale môžu mať tiež vážne dôsledky pre bezpečnosť astronautov. Ako Ulrike Luderer, profesor medicíny na Kalifornskej univerzite a jeden zo spoluautorov tohto príspevku uviedol vo vyhlásení pre AFP:
„Tieto typy vystavenia môžu spôsobiť skoré zlyhanie vaječníkov a rakovinu vaječníkov, ako aj ďalšie osteoporózy, kardiovaskulárne choroby a neuroognitívne choroby, ako je Alzheimerova choroba. Polovicu astronautov v nových triedach astronautov NASA tvoria ženy. Je preto naozaj dôležité vedieť, aké chronické účinky na zdravie by mohli mať ženy vystavené dlhodobému hlbokému žiareniu. “
Pretrvávajúci problém týchto druhov testov je však schopný rozlišovať medzi účinkami mikrogravitácie a žiarenia. V minulosti sa uskutočnil výskum, ktorý ukázal, ako vystavenie simulovanej mikrogravitácii môže znížiť schopnosť opravy DNA a vyvolať poškodenie DNA u ľudí. Iné štúdie nastolili otázku vzájomného pôsobenia medzi nimi a toho, ako sú potrebné ďalšie experimenty na riešenie presného vplyvu každého z nich.
V budúcnosti bude možné rozlišovať medzi týmito dvoma umiestneniami umiestnením vzoriek spermií a vajíčok do torusu, ktorý je schopný simulovať gravitáciu Zeme (1) g). Podobne by sa mohli použiť tienené moduly na izoláciu účinkov nízkej alebo dokonca mikrogravitácie. Okrem toho bude pravdepodobne pretrvávať neistota, až kým sa deti skutočne nenarodia vo vesmíre alebo v lunárnom alebo marťanskom prostredí.
A samozrejme, je potrebné vidieť dlhodobý vplyv zníženej gravitácie a žiarenia na ľudský vývoj. S najväčšou pravdepodobnosťou to nebude zrejmé pre budúce generácie a bude si vyžadovať viacgeneračné štúdie detí narodených mimo Zeme, aby sa zistilo, ako sa líšia medzi nimi a ich potomkami.
