太空生育：人類成為星際物種必須跨越的“生殖鴻溝”

人類注定會成為太空物種，向地球母親的邊界之外擴張，就像數百萬年前人類從非洲的搖籃中走出一樣。

要了解物種的繁衍，先從了解上下方向似乎是精子到達卵子的關鍵。

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在微重力環境下形成的胚胎最初看起來更強壯，但隨著暴露時間的延長，它們會開始落后于在正常重力環境下形成的胚胎。（圖片來源：阿德萊德大學精子與胚胎生物學實驗室）

一項新的研究發現，包括人類、小鼠和豬在內的哺乳動物的精子在微重力環境下難以穿過雌性生殖道到達卵子并使其受精。即使精子最終到達目的地，研究也發現，在這種環境下形成的胚胎與在正常重力環境下發育的胚胎相比，發育狀況較差。

微重力改變人類精子的導航能力并提高透明質酸結合能力。

這項由澳大利亞阿德萊德大學研究人員進行的研究，只是越來越多的證據中的最新一項，這些證據表明，哺乳動物在太空中的繁殖可能非常復雜，甚至是不可能的。

之前有一些研究以“小鼠幼崽是由經過數月太空飛行的干細胞孕育而成”為題進行報道，但早期的大多數研究，無論是在太空還是在地球上的微重力模擬器中進行的，都揭示了太空環境對生殖細胞和胚胎的諸多負面影響。

微重力改變了小鼠精子的導航能力，并削弱了豬精子在 38.5?攝氏度下的凝集能力。

麥克弗森之前的研究探討了肥胖和飲食對受孕成功率的影響。在觀看了一部由英國物理學家布萊恩·考克斯主持的紀錄片后，她對太空生育的可能性產生了濃厚的興趣。隨后，她與伴侶的討論催生了一個獨特的實驗研究構想。

她與太空醫學公司螢火蟲生物科技（Firefly Biotech）的創始人偶然相遇，并因此獲得了一臺3D旋轉器，用于她的實驗室。這臺高科技離心機通過使裝有樣本的小瓶繞兩個軸旋轉來模擬微重力環境，有效地干擾了瓶內細胞的空間位置。在她的實驗中空天論道，麥克弗森和同事們設計了一個裝置，將人類、小鼠和豬的精子細胞置于旋轉器的一個隔間，將卵細胞置于另一個隔間，兩個隔間之間由一條模擬女性生殖道的細通道隔開。研究人員觀察到，與正常重力環境相比，在3D旋轉器中能夠到達卵子的精子數量減少了30%。

在微重力條件下形成的胚胎。（圖片來源：阿德萊德大學精子與胚胎生物學實驗室）

科學家們知道，精子依靠一套復雜的信號系統來找到卵子。麥克弗森說，這種導航部分是由化學信號驅動的，例如雌性激素孕酮的濃度，但重力似乎也發揮著重要作用。

精子到達卵子的過程只是研究結果的一部分。當精子成功到達卵子后，由此形成的早期胚胎（稱為囊胚）最初似乎比在正常重力環境下受孕的囊胚更強壯。然而，隨著微重力環境的持續，微重力環境下受孕的囊胚的優良品質逐漸下降，其發育也開始落后于正常情況下的囊胚。

麥克弗森認為，在微重力環境下僅暴露四小時后形成的胚胎所觀察到的初始質量提升，是由于自然選擇過程所致，只有最優秀的精子才能到達卵子。隨后，在微重力環境下暴露長達24小時的胚胎質量下降，很可能是由于失重對快速分裂的胚胎細胞內部過程產生的負面影響。

麥克弗森說：“胚胎發育最初的24小時內會發生很多變化。母系和父系DNA會融合在一起。大量的表觀遺傳重塑會驅動早期胎兒發育。而暴露在零重力環境下實際上非常有害。”

在胚胎發育的前 24 小時內暴露于微重力環境，會降低小鼠的囊胚形成率和細胞數量。

隨著太空旅行技術的飛速發展以及國際社會對深空探索、火星定居和月球采礦的濃厚興趣，研究微重力對早期受精的影響至關重要空天論道。這不僅有助于開發可行的食物來源，還能在無需持續從地球補充人口的情況下維持人類太空定居點的運轉。

麥克弗森表示，未來研究人員希望在低重力環境下（例如月球或火星）進行類似的實驗，空天論道以觀察部分重力是否能緩解這一問題。她認為，這些發現不僅對太空定居點的設想意義重大，而且對商業太空旅游以及在月球和軌道蜜月期間可能受孕的嬰兒也具有重要意義。另一方面，自然選擇導致在短暫的微重力暴露后形成更強壯的胚胎，這可能有助于推動人類體外受精技術的進步，從而幫助治療地球上的不孕不育癥。

未來，研究人員希望讓胚胎在更長時間的微重力環境下發育，以更深入地了解在類似太空的條件下發生的各種過程。

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