经历300天宇宙辐射后 日本"太空鼠"产下健康后代

在国际空间站中经历了接近300天的宇宙辐射后,回到地球的小鼠精子成功繁育了健康的后代。

2013年8月,日本的研究人员利用日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)的货运航天器,将冷冻干燥精子样本送上空间站。研究人员使用冷冻干燥样本,是因为这种处理方式能够使样本在室温下存活两年之久,又能够在地球上便捷地恢复水分并保持精子原有的活性。

此外,冷冻干燥的样品也是更为经济的选择,因为若使用低温保藏的细胞,就要用到冰箱,从而增加了运输成本。

精子一抵达国际空间站(ISS),就被储存在大约零下95摄氏度的环境中。在国际空间站的288天里,它们暴露在微重力环境中,与宇航员一同接受了比地球强100倍的宇宙射线辐射。

2014年5月,样本随着火箭回到地球。在日本,研究人员将这些经历过太空旅行的样本与对照组进行了对比。对照组也被保存在相同条件下,不过只是在地球的实验室中。

研究者们用这些精子对实验室小鼠产生的卵子进行体外受精和胚胎移植。经历19天的孕育后,研究人员实施剖腹产,生下健康小鼠。

这项研究发表于2017年5月22日的《美国国家科学院院刊》。甲府市山梨大学的Teruhiko Wakayama教授是此研究的主要负责人,他和同事们看着装载着小鼠精子的火箭点火发射、划破夜空的时候,当然满怀最终获得健康幼崽的希望。

研究人员比较了太空精子和正常地球实验室精子所繁育后代的数量和性别比例,检查了它们的脑组织和器官,并进行了遗传分析,结果显示这两个群体仅有很少的差异。

研究者们让这些太空小鼠成年后进行交配,依然能够产生健康后代,这说明暴露在宇宙空间中并不会对生育能力造成负面影响。

尽管后代是健康的,但是精子的DNA依然在经历了近乎9个月的太空旅行后遭到了损伤,Wakayama说。他之前在地面进行的宇宙空间模拟实验显示,DNA似乎要经历很高的宇宙辐射才会出现损伤,而这个量比国际空间站中测得的宇宙辐射要高。

研究人员认为他们可能未注意到一些实验中会存在的负面影响。“幸运的是,这些DNA损伤并没有影响到后代。”akayama说。健康后代的出现意味着在胚胎发育的过程中,DNA存在某种修复机制。

Wakayama的工作为之后在宇宙空间中繁育生命提供了基础。其他科学家已经研究了空间飞行对蝾螈、鱼、海胆和蛙的影响,但这些结果喜忧参半。在2010年到2011年间送往国际空间站的雌性小鼠中,一些出现停止排卵的症状,另一些缺乏能够在怀孕早期维持妊娠的关键卵巢结构。

而2016年,中国的“实践十号”带着6000多枚小鼠早期胚胎经历了一段12天的太空旅行。回到地球时,它们和在地球上的胚胎一样,发育到了囊胚时期和细胞分化的时期。

在科学和医学研究领域,小鼠是常常用于代替人类的研究对象,但是这些与空间相关的挑战,比如怎么样才能殖民火星,比研究固醇类药物的副作用要复杂得多。

科学家们推测重力的缺乏会影响人类的妊娠,影响子宫使受精卵着床的能力。研究人员目前发现宇航员暴露在宇宙辐射下会增加包括生殖系统在内的癌症风险,此外,经历过空间旅行的男性更倾向于生女孩。

此项日本的研究中,小鼠精子DNA出现损伤说明长时间的空间旅行存在风险。国际空间站的轨道依然是在地球磁场范围内,这已经帮我们阻隔了最危险的宇宙辐射。

如果要离开地球创造的这个保护层,为了人类和其他带往太空的动物,研究人员需要探索出能够保护生育能力和细胞的技术,来抵抗严酷的宇宙环境。

撰文:Marina Koren

翻译:撖静宜

审校:吴非

标签:日本 健康

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