Размножаването при бозайниците включва много стъпки и засега сме проучили само малка част от това кои от тях биха работили извън пределите на Земята.
Ново изследване показва, че усещането кое е „нагоре“ помага на сперматозоидите да намерят пътя си до яйцеклетката, а без насоката на гравитацията те се затрудняват. Затова предишни проучвания, които сочат, че сперматозоидите плуват също толкова добре в микрогравитация, колкото и на Земята, не са достатъчни, за да докажат, че размножаването ще бъде лесно в орбита – поне по традиционния начин. Същото изследване повдига и въпроса дали микрогравитацията може да създава проблеми и за други аспекти на размножаването при бозайниците.
Въпреки уверенията, че в следващите десетилетия на Червената планета ще се появят градове за милион души, ние тепърва започваме да изследваме някои от пречките пред колонизирането на космоса. По-специално, самодостатъчността изисква способност за размножаване, а пречките пред това почти не са проучени. Освен това, ако вегетарианството няма да стане универсално, планирането на бъдещи колонии трябва да включва и познания кои видове са най-подходящи за живот и размножаване в космоса – тема, която също е слабо изследвана.
Д-р Никол Макферсън от Университета в Аделаида се стреми да даде отговор на тези въпроси. Цената на космическите изстрелвания прави тестването на някои аспекти на размножаването на борда на Международната космическа станция (МКС) непосилно скъпо; други биха изисквали астронавтите да бъдат обучени в процедури по ин витро оплождане, което засега не е правено. Параболичният свободен полет, какъвто се извършва със самолета, известен като „Повръщащата комета“, е използван за изследване на ефектите на микрогравитацията, но е ограничен до около 30 секунди наведнъж.
Макферсън предпочита да използва 3D клиностат – апарат, създаден от д-р Джайлс Кърби от Firefly Biotech. Макар клиностатът да не може да създаде истинска микрогравитация на Земята, той непрекъснато обръща изследваните обекти, сякаш посоката на гравитацията постоянно се променя. Според Макферсън това дезориентира клетките и създава добра симулация на условията в космоса.
Когато Макферсън поставя човешки, миши и свински сперматозоиди в клиностата, способността им за плуване (подвижността) не се повлиява – донякъде в противоречие с експериментите в космоса. Но ролята на сперматозоида не се изчерпва с това „просто да продължава да плува“; достигането до яйцеклетката се оказва далеч по-трудно.
„Наблюдавахме значително намаление на броя сперматозоиди, които успяват да намерят пътя си през лабиринта на камерата при условия на микрогравитация в сравнение с нормалната гравитация“, казва Макферсън в изявление. „Това е първият път, когато показваме, че гравитацията е важен фактор за способността на сперматозоидите да се ориентират в канал, подобен на репродуктивния тракт.“
Освобождаването на прогестерон помага на сперматозоидите да преодолеят дезориентацията си при ниска гравитация, така че е възможно да съществуват сравнително прости решения. Освен това този конкретен проблем би могъл да бъде преодолян в бъдещи космически колонии чрез ин витро оплождане, но Макферсън казва пред IFLScience, че резултатите са предупреждение: размножаването включва още много фактори, а ние не знаем колко добре ще протекат останалите процеси.
Създаването на човешки ембриони за подобни експерименти може да срещне съпротива, затова Макферсън и колегите ѝ са изследвали как се справят други бозайници – и са открили пречки на различни етапи. Екипът установява, че успеваемостта на оплождането при мишки е с 30 процента по-ниска след четири часа в симулирана микрогравитация в сравнение със земните условия. „По-продължителното излагане изглежда още по-вредно, водейки до забавяне в развитието и в някои случаи до намален брой клетки, които впоследствие формират плода в най-ранните етапи на ембрионалното развитие“, казва д-р Макферсън.
Междувременно развитието на бластоцисти при свине се проваля по-често, когато оплождането е извършено в условия на симулирана микрогравитация – което на практика би поставило „Мис Пиги“ пред избор между майчинството и кариерата на астронавт.
„По-продължителното излагане изглежда още по-вредно, водейки до забавяне в развитието и в някои случаи до намален брой клетки, които впоследствие формират плода в най-ранните етапи на ембрионалното развитие“, допълва Макферсън.
Дори ако колонии на други светове бъдат създадени успешно, размножаването в микрогравитация едва ли някога ще стане масово явление. Макферсън обаче отбелязва, че ако сперматозоидите или ембрионите се затрудняват без гравитация, която да ги насочва, ниската гравитация на Марс – а още по-малко тази на Луната – може да се окаже недостатъчна. „Това наистина ни интригува“, казва тя пред IFLScience. „Искаме да видим дали има постепенен преход [с намаляването на гравитацията], или има рязък праг.“ Във втория случай възниква въпросът: колко силна трябва да е гравитацията, за да не се влияе размножаването?
По същия начин, ако някои животни могат да се размножават по-лесно при ниска гравитация от други, това би било ценна информация, преди да изпратим двойки на своеобразен модерен „Ноев ковчег“ в космоса. Засега, отбелязва Макферсън, изследванията в тази област са малко, макар да знаем, че плодовитостта може да се възстанови след космическо пътуване. За съжаление, експериментите със „сексуалното поведение“ на гекони в космоса са прекратени преждевременно, след като връзката е изгубена и „геконавтите“ загиват.
Екипът отбелязва, че малкото сперматозоиди, които все пак успяват да преминат през лабиринта при нулева гравитация, изглеждат по-здрави от тези, които се губят. Макферсън обаче казва пред IFLScience, че това „вероятно не се дължи на генетика“, така че всеки, който си представя използването на космоса за създаване на „суперраса“, както е описано в някои книги на Айзък Азимов, ще остане разочарован.
„В най-новото ни изследване много здрави ембриони все пак успяха да се формират, дори когато оплождането е извършено при тези условия“, отбелязва Макферсън. „Това ни дава надежда, че размножаването в космоса един ден може да стане възможно.“
Изследването е публикувано с отворен достъп в списание Communications Biology.
