S navrhovanými misemi na Mars a plány na založení základen na Měsíci v nadcházejících desetiletích existuje několik otázek o tom, jaké účinky může mít čas strávený ve vesmíru nebo na jiných planetách na lidské tělo. Kromě běžného rozsahu otázek týkajících se účinků záření a nižšího g na naše svaly, kosti a orgány, existuje také otázka, jak může kosmické cestování ovlivnit naši schopnost reprodukce.
Začátkem tohoto týdne - v pondělí 22. května - tým japonských vědců oznámil zjištění, která by mohla tuto otázku objasnit. Pomocí vzorku lyofilizovaných myších spermií byl tým schopen vyrobit vrh zdravých dětských myší. V rámci studie plodnosti strávilo myší sperma devět měsíců na palubě Mezinárodní vesmírné stanice (mezi roky 2013 a 2014). Skutečná otázka nyní zní: Lze to udělat i pro lidské děti?
Studii vedl studentský výzkumný pracovník na University of Yamanashi's Advanced Biotechnology Center. Jak ona a její kolegové vysvětlují ve své studii - která byla nedávno zveřejněna v Sborník Národní akademie věd - bude-li mít lidstvo v úmyslu žít dlouhodobě ve vesmíru, bude zapotřebí technologie asistované reprodukce.
Studie, které se zabývají dopadem, který může mít život v prostoru na reprodukci člověka, jsou proto zapotřebí jako první. Tyto potřeby se musí zabývat dopadem mikrogravitace (nebo nízké gravitace), který by mohl mít na plodnost, lidské schopnosti otěhotnění a vývoj dětí. A co je důležitější, musí se vypořádat s jedním z největších rizik trávení času ve vesmíru - což je hrozba představovaná slunečním a kosmickým zářením.
Abychom byli spravedliví, člověk nemusí chodit daleko, aby pocítil účinky kosmického záření. ISS pravidelně přijímá více než 100krát větší množství záření než zemský povrch, což může vést k genetickému poškození, pokud nebudou zavedeny dostatečné záruky. Na jiných solárních tělesech - jako je Mars a Měsíc, která nemají ochrannou magnetosféru - je situace podobná.
A zatímco účinky záření na dospělé byly rozsáhle studovány, potenciální poškození, které by mohlo být způsobeno našemu potomstvu, nebylo. Jak může sluneční a kosmické záření ovlivnit naši reprodukční schopnost a jak může toto záření ovlivnit děti, když jsou stále v lůně a jakmile se narodí? Wakayama a její kolegové doufali, že provedou první kroky při řešení těchto otázek, a vybrali spermie myší.
Konkrétně si vybrali myši, protože se jedná o savčí druh, který se pohlavně rozmnožuje. Jak Sayaka Wakayama vysvětlil časopis Space Space prostřednictvím e-mailu:
"Zatím byly pro reprodukci ve vesmíru prozkoumány pouze ryby nebo mloci." Druhy savců se však ve srovnání s těmito druhy velmi liší, například se rodí od matky (viviparity). Abychom věděli, zda je reprodukce savců možná nebo ne, musíme pro experimenty použít savčí druhy. Avšak druhy savců, jako jsou myši nebo krysy, jsou velmi citlivé a je obtížné se o ně starat astronauty na palubě ISS, zejména pro reprodukční studii. Proto jsme tyto studie dosud neuskutečnili. Plánujeme další experimenty, jako je účinek mikrogravitace na vývoj embryí. “
Vzorky strávily devět měsíců na palubě ISS, během této doby byly udržovány při konstantní teplotě -95 ° C (-139 ° F). Během startu a zotavení však byly při pokojové teplotě. Po vyzvednutí Wakayama a její tým zjistili, že vzorky utrpěly drobné poškození.
"Spermie konzervované ve vesmíru měly poškození DNA i po pouhých 9 měsících kosmickým zářením," řekl Wakayama. "Toto poškození však nebylo silné a mohlo být napraveno, když bylo oplodněno kapacitou oocytů." Proto bychom mohli získat normální, zdravé potomstvo. To mi naznačuje, že musíme zkoumat účinek, pokud jsou spermie konzervovány delší dobu. “
Kromě toho, že byly vzorky spermatu reparabilní, byly stále schopné oplodnit embrya myší (jakmile byly přivedeny zpět na Zemi) a produkovat potomstvo myší, z nichž všechny dospěly do dospělosti a vykazovaly normální úroveň plodnosti. Rovněž poznamenali, že míra oplodnění a porodnosti byla podobná jako u kontrolních skupin a že mezi těmi a myšmi vytvořenými pomocí zkušebního spermatu existovaly pouze malé genomické rozdíly.
Z toho všeho ukázali, že zatímco vystavení kosmickému záření může poškodit DNA, nemusí ovlivňovat produkci životaschopného potomka (alespoň v období devíti měsíců). Výsledky navíc ukazují, že lidská a domácí zvířata by mohla být produkována z spermatozon zachovaných v prostoru, což by mohlo být nesmírně užitečné, pokud jde o kolonizaci vesmíru a dalších planet.
Jak uvedl Wakayama, tento výzkum staví na praktikách oplodnění již zavedených na Zemi a prokázal, že tyto stejné praktiky lze použít ve vesmíru:
"Naším hlavním tématem je reprodukce domácích zvířat." V současné situaci na zemi se mnoho zvířat rodí z konzervačních spermií. Zejména v Japonsku se 100% dojnic narodilo z konzervovaných spermií z ekonomických a šlechtitelských důvodů. Někdy se sperma, která byla uložena více než 10 let, používala k produkci krav. Pokud lidé žijí ve vesmíru po mnoho let, pak naše výsledky ukázaly, že můžeme ve vesmíru jíst hovězí steak. Za tímto účelem jsme provedli tuto studii. U lidí bude naše zjištění pravděpodobně pomáhat neplodným párům. “
Tento výzkum také připravuje cestu pro další testy, které by se snažily měřit účinky kosmického záření na vajíčka a reprodukční systém žen. Tyto testy nám nejenže mohly hodně říci, jak může čas ve vesmíru ovlivnit plodnost žen, ale mohou mít také závažné důsledky pro bezpečnost astronautů. Jak řekl Ulrike Luderer, profesor medicíny na Kalifornské univerzitě a jeden ze spoluautorů, uvedl ve sdělení AFP:
„Tyto typy expozice mohou způsobit časné selhání vaječníků a rakovinu vaječníků, jakož i další osteoporózu, kardiovaskulární onemocnění a neurocognitivní onemocnění, jako je Alzheimerova choroba. Polovinu astronautů v nových třídách astronautů NASA tvoří ženy. Je tedy opravdu důležité vědět, jaké chronické účinky na zdraví by mohly mít ženy vystavené dlouhodobému hlubokému kosmickému záření. “
Nicméně přetrvávající problém s těmito druhy testů je schopen rozlišit mezi účinky mikrogravitace a záření. V minulosti byl proveden výzkum, který ukázal, jak vystavení simulované mikrogravitaci může snížit schopnost opravy DNA a vyvolat poškození DNA u lidí. Jiné studie vyvolaly otázku souhry mezi nimi a toho, jak jsou zapotřebí další experimenty, aby se vyřešil přesný dopad každého z nich.
V budoucnu bude možné rozlišit mezi těmito dvěma umístěním vzorků spermatazoa a vajíček do torusu, který je schopen simulovat gravitaci Země (1) G). Podobně lze použít stíněné moduly k izolaci účinků nízké nebo dokonce mikrogravitace. Kromě toho bude pravděpodobně přetrvávat nejistota až do doby, kdy se děti skutečně narodí ve vesmíru nebo v lunárním nebo marťanském prostředí.
A samozřejmě je třeba vidět dlouhodobý dopad snížené gravitace a záření na evoluci člověka. Se vší pravděpodobností to nebude jasné pro příští generace a bude vyžadovat multigenerační studia dětí narozených mimo Zemi, aby bylo vidět, jak se liší od jejich potomků.
