Ob predlaganih misijah na Mars in načrtih, da bi v prihodnjih desetletjih vzpostavili odhod na Luno, je več vprašanj, kakšen učinek bi lahko imel čas, preživet v vesolju ali na drugih planetih na človeško telo. Poleg običajnega vprašanja o vplivu sevanja in nižjih g na naše mišice, kosti in organe se postavlja tudi vprašanje, kako bi potovanje v vesolje lahko vplivalo na našo sposobnost reprodukcije.
V začetku tega tedna - v ponedeljek, 22. maja - je skupina japonskih raziskovalcev objavila ugotovitve, ki bi lahko osvetlile to vprašanje. Z vzorcem zamrznjenih mišičnih spermijev je ekipa lahko izdelala leglo zdravih otroških miši. Kot del študije plodnosti je mišja sperma preživela devet mesecev na mednarodni vesoljski postaji (med letoma 2013 in 2014). Pravo vprašanje je zdaj, ali lahko to storimo tudi za človeške dojenčke?
Študijo je vodil študent raziskovalec naprednega biotehnološkega centra Univerze v Yamanashi. Kot pojasnjujeta ona in njeni sodelavci v svoji študiji - ki je bila nedavno objavljena v Zbornik Nacionalne akademije znanosti - potrebna bo reproduktivna tehnologija, če človeštvo kdaj namerava živeti v vesolju.
Kot takšne so najprej potrebne študije, ki obravnavajo vpliv bivanja v vesolju na človekovo reprodukcijo. Te morajo obravnavati vpliv mikrogravitacije (ali nizke teže) na plodnost, človekove zmožnosti zanositve in razvoj otrok. Še pomembneje pa je, da se morajo spoprijeti z eno največjih nevarnosti preživljanja časa v vesolju - to je grožnja, ki jo predstavljata sončna in kozmična sevanja.
Da bi bili pošteni, ni treba daleč začutiti učinkov sevanja v vesolju. Na ISS redno prejemajo več kot 100-krat večjo količino sevanja, ki jo ima Zemljina površina, kar lahko povzroči gensko škodo, če ni dovolj zaščitnih ukrepov. Na drugih sončnih telesih - kot sta Mars in Luna, ki nimata zaščitne magnetosfere - je situacija podobna.
In čeprav so učinke sevanja na odrasle podrobno preučevali, potencialne škode, ki bi jo lahko povzročili naši potomci, ni. Kako lahko sončno in kozmično sevanje vpliva na našo sposobnost reprodukcije in kako lahko to sevanje vpliva na otroke, ko so še v maternici in ko se rodijo? V upanju, da bodo naredili prve korake pri reševanju teh vprašanj, sta Wakayama in njeni sodelavci izbrali spermatozoje miši.
Izbrali so posebej miši, saj gre za sesalce, ki se razmnožujejo spolno. Kot je Sayaka Wakayama razložil Space Magazine po e-pošti:
„Do zdaj so bile za razmnoževanje v vesolju pregledane le ribe ali salamanderji. Vendar pa se vrste sesalcev v primerjavi s tistimi vrstami zelo razlikujejo, na primer rodijo se od matere (živahnost). Da vemo, ali je reprodukcija sesalcev možna ali ne, moramo za poskuse uporabiti vrste sesalcev. Vendar so vrste sesalcev, kot so miši ali podgane, zelo občutljive in jih težko skrbijo astronavti na krovu ISS, zlasti za reprodukcijsko študijo. Zato [te študije še nismo izvedli]. Načrtujemo več poskusov, kot je učinek mikrogravitacije na razvoj zarodkov. "
Vzorci so preživeli devet mesecev na krovu ISS, v tem času so jih hranili pri konstantni temperaturi -95 ° C (-139 ° F). Med zagonom in obnovitvijo pa so bili na sobni temperaturi. Po pridobitvi sta Wakayama in njena ekipa ugotovili, da so vzorci utrpeli nekaj manjše škode.
"Spermi, ohranjeni v vesolju, so se po vesoljskem sevanju poškodovali tudi po samo 9 mesecih," je dejal Wakayama. "Vendar ta škoda ni bila močna in bi jo bilo mogoče popraviti, če jo oplodimo z zmogljivostjo jajčnih celic. Zato bi lahko dobili normalne, zdrave potomce. To mi kaže, da moramo preučiti učinek, če se spermatozo ohrani dalj časa. "
Poleg tega, da so bili vzorci sperme še sposobni oploditi mišje zarodke (ko so jih vrnili na Zemljo) in prinesti mišje potomce, ki so zrasli do zrelosti in pokazali normalno raven plodnosti. Prav tako so ugotovili, da sta oploditev in rodnost podobni kot pri kontrolnih skupinah in da obstajajo le manjše razlike v genomih med mišjo in mišjo, ustvarjeno s testno spermo.
Iz vsega tega so pokazali, da čeprav izpostavljenost sevanju v vesolju lahko poškoduje DNK, ni treba vplivati na proizvodnjo sposobnih potomcev (vsaj v devetmesečnem obdobju). Poleg tega rezultati kažejo, da bi človeške in domače živali lahko nastale iz vesoljsko ohranjenih spermatozoidov, kar bi lahko bilo koristno, ko gre za kolonizacijo vesolja in drugih planetov.
Kot je dejal Wakayama, ta raziskava temelji na postopkih gnojenja, ki so že bili uveljavljeni na Zemlji, in pokazala, da se lahko te iste prakse uporabljajo v vesolju:
"Naš glavni predmet je reprodukcija domačih živali. V trenutnih razmerah na terenu se veliko živali rodi iz prezervatov. Zlasti na Japonskem je bilo iz ohranjenih semenčic zaradi gospodarskih in vzrejnih razlogov rojenih 100% krav molznic. Včasih so spermo, ki je bila shranjena več kot 10 let, uporabljali za proizvodnjo krav. Če ljudje živijo v vesolju več let, so potem naši rezultati pokazali, da lahko v vesolju jemo biftek. V ta namen smo naredili to študijo. Za ljudi bo naša ugotovitev verjetno pomagala neplodnim parom. "
Ta raziskava tudi utira pot do dodatnih testov, s katerimi bi želeli izmeriti vplive vesoljskega sevanja na jajčeca in ženski reprodukcijski sistem. Ti testi nam ne bi mogli veliko povedati o tem, kako lahko čas v vesolju vpliva na plodnost žensk, lahko bi imeli tudi resne posledice za varnost astronavtov. Kot je v izjavi za AFP dejala Ulrike Luderer, profesorica medicine na kalifornijski univerzi in eden od soavtorjev tega prispevka:
"Te vrste izpostavljenosti lahko povzročijo zgodnjo odpoved jajčnikov in rak jajčnikov, pa tudi druge osteoporoze, bolezni srca in ožilja ter nevrokognitivne bolezni, kot je Alzheimerjeva bolezen. Polovica astronavtov v Nasinih novih razredih astronavtov so ženske. Zato je resnično pomembno vedeti, kakšne kronične posledice za zdravje bi lahko imele ženske, ki so bile izpostavljene dolgotrajnim sevanjem v vesolje. "
Vendar pa trajajoče vprašanje s tovrstnimi testi lahko razlikuje med učinki mikrogravitacije in sevanja. V preteklosti so bile izvedene raziskave, ki so pokazale, kako lahko izpostavljenost simulirani mikrogravitaciji zmanjša sposobnost popravljanja DNK in povzroči poškodbo DNK pri ljudeh. Druge študije so sprožile vprašanje medsebojnih odnosov med njimi in kako so potrebni nadaljnji poskusi, da se reši natančen vpliv obeh.
V prihodnosti bo mogoče razlikovati med obema, tako da vzorce spermatozoida in jajčec postavimo v torus, ki lahko simulira zemeljsko gravitacijo (1 g). Podobno bi lahko zaščitne module uporabili za izolacijo učinkov majhne ali enakomerne gravitacije. Poleg tega bodo verjetno obstajale dolgotrajne negotovosti, dokler se dojenčki dejansko ne rodijo v vesolju ali v lunarnem ali marsovskem okolju.
In seveda še vedno ni treba opaziti dolgoročnega vpliva zmanjšane gravitacije in sevanja na človekovo evolucijo. Po vsej verjetnosti to ne bo postalo jasno prihodnjim generacijam in bodo potrebovale večgeneracijske študije otrok, rojenih zunaj Zemlje, da bi videli, kako se razlikujejo ti in potomci.
