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Jun. 09 2017

精子放在太空中會壞掉嗎?讓太空小鼠告訴你

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  • 精子放在太空中會壞掉嗎?讓太空小鼠告訴你

如果實驗結果沒錯的話,我們就有可能更清楚人類在離開地球後,要如何繁衍後代了。

產出這些新生小老鼠的精子,在國際太空站上待了大約九個月。/ PHOTOGRAPH BY TERUHIKO WAKAYAMA

據研究人員報導,在把冷凍乾燥的小鼠精子送上地球軌道、暴露在嚴峻的太空環境大約九個月後,依然能產生健康的小鼠。

對醫學專家來說,這項結果並不意外;但是,假如未來的人類想要移民到地球以外的地方,需要透過輔助生殖的技術來繁衍太空寶寶,這項結果倒是好消息。

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在太空中做愛倒不難,就只是單純的古典力學問題而已,而且也許已經有人找到解決的方式了(只是可能不會有人敢承認)。真正的難題是,人類和動物在外太空時,不僅承受到的重力比較小,基因和其他遺傳物質也很容易被高能量的宇宙射線破壞。


↑↑↑↑↑太空漫遊一整年:太空人史考特.凱利(Scott Kelly)在太空中待了一整年,測試太空旅行對人體的影響。

任職於美國喬治華盛頓大學,擅長急救與極端環境醫療的醫生克里斯.雷恩哈特(Kris Lehnhardt)說,生育系統在這樣的環境中,會怎麼將精子與卵子變成新生命,整個過程至今仍是個謎。

雷恩哈特說:「我們需要知道這些知識,才能知道在太空中繁衍是否可行,或者是否安全,但事實上我們對此一無所知,幾乎沒有人詳細研究過。」

這份新的研究發表在美國國家科學院院刊(PNAS,除了認為精子能在太空中存活、保有生育能力外,也替未來的生育科學提出一些見解。

堪薩斯大學醫學中心的喬.塔許(Joe Tash)認為,「這項研究很好,設計相當周到。」但太空人進了深太空之後,遭遇到的輻射線會更強,在解讀這項研究的成果時,必須考慮到這個重要的因素。

太空寶寶

地球上所有的生命,都是在地球重力的影響下演化出來的,而且地球的磁場也偏轉了大多數的高能量宇宙射線,保護了地表上的生命。一旦進入太空,到了月球、甚至火星,重力會比在地球上要小得很多,輻射帶來的危險也更嚴重。

截至目前為止,科學家只觀察過少數動物在太空中繁殖的過程,其中包括大鼠、魚、蠑螈和海膽。研究的結果不一:1979年在蘇聯的宇宙1129號衛星(Cosmos 1129,亦稱Bion 5)上對大鼠進行的實驗,完全沒有產出新生大鼠。海膽的精子也效果不佳,但魚、果蠅和線蟲卻能成功繁殖。

日本山梨大學的發育生物學家若山清香(Teruhiko Wakayama)本來想當太空人,但考量這些事情後,他決定研究是否能運用輔助生殖技術,來幫助小鼠在太空中繁殖。

他說:「我們發現,只有少數研究探討過哺乳類在太空中的繁殖,而且大多數沒有明確的成果,因為將小鼠或大鼠送上太空太困難了。」

若山清香是豢養動物生殖的專家,他在先前已經證實冷凍乾燥的小鼠精子,可以在地表上生出正常的小鼠。但是,當他的團隊將小鼠精子放入模擬微重力環境的特殊設備時,生出來的小鼠數量比預期的少。

他說:「我們非常想要在真正的太空中做實驗。」於是,他的團隊設計了「太空寶寶」(Space Pup)實驗,來測試太空旅行對小鼠精子的影響。

團隊研究人員從幾隻小鼠身上抽出精細胞後,將這些細胞冷凍乾燥,於2013年8月送上國際太空站。由於火箭升空前後有好幾天的時間,冷凍乾燥技術有助於維持精子的穩定。

到了國際太空站後,這些精子在日本實驗艙的冷凍櫃中,待在攝氏零下95度的溫度中長達288天。在這段大約九個月的期間裡,冷凍儲藏箱外的輻射計記錄下來的輻射值,比地表高了將近100倍。

精子在2014年5月搭著SpaceX火箭回到地表,若山清香的團隊開始進行後續的研究。

位於精子頭部的遺傳物質被輻射破壞了,這一點並不讓人意外,因為國際太空站離地表400公里,更容易接收到高能量粒子,若要長期待在太空,必須考量長期暴露在宇宙射線中的影響。

塔許說:「研究報告中的輻射值,還遠遠不及踏出范艾倫帶(Van Allen belt)後會遭遇的輻射量。」范艾倫帶是另一層保護地球的輻射帶,國際太空站也位在范艾倫帶裡面,因此受到保護。

精細胞雖然受損,但並沒有很嚴重。若山清香的團隊直接將太空精子注射進小鼠卵子,再將受精卵殖入雌小鼠中,最後產出正常、健康的太空鼠寶寶。研究報告指出,小鼠出生前,研究團隊測量了一些胚胎的基因表現模式,和地表上冷凍乾燥的精子產生的小老鼠沒有顯著差異。

研究報告還說,有些太空鼠寶寶發育成熟後彼此交配,產生出來的後代也是正常的。研究團隊認為,這表示精子待在太空後,並沒有產生後續的生育能力問題。

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