人類(lèi)注定會(huì)成為太空物種，向地球母親的邊界之外擴(kuò)張，就像數(shù)百萬(wàn)年前人類(lèi)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(dá)卵子的關(guān)鍵。

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內(nèi)容

在微重力環(huán)境下形成的胚胎最初看起來(lái)更強(qiáng)壯，但隨著暴露時(shí)間的延長(zhǎng)，它們會(huì)開(kāi)始落后于在正常重力環(huán)境下形成的胚胎。（圖片來(lái)源：阿德萊德大學(xué)精子與胚胎生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室）

一項(xiàng)新的研究發(fā)現(xiàn)，包括人類(lèi)、小鼠和豬在內(nèi)的哺乳動(dòng)物的精子在微重力環(huán)境下難以穿過(guò)雌性生殖道到達(dá)卵子并使其受精。即使精子最終到達(dá)目的地，研究也發(fā)現(xiàn)，在這種環(huán)境下形成的胚胎與在正常重力環(huán)境下發(fā)育的胚胎相比，發(fā)育狀況較差。

微重力改變?nèi)祟?lèi)精子的導(dǎo)航能力并提高透明質(zhì)酸結(jié)合能力。

這項(xiàng)由澳大利亞阿德萊德大學(xué)研究人員進(jìn)行的研究，只是越來(lái)越多的證據(jù)中的最新一項(xiàng)，這些證據(jù)表明，哺乳動(dòng)物在太空中的繁殖可能非常復(fù)雜，甚至是不可能的。

之前有一些研究以“小鼠幼崽是由經(jīng)過(guò)數(shù)月太空飛行的干細(xì)胞孕育而成”為題進(jìn)行報(bào)道，但早期的大多數(shù)研究，無(wú)論是在太空還是在地球上的微重力模擬器中進(jìn)行的，都揭示了太空環(huán)境對(duì)生殖細(xì)胞和胚胎的諸多負(fù)面影響。

微重力改變了小鼠精子的導(dǎo)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(duì)受孕成功率的影響。在觀看了一部由英國(guó)物理學(xué)家布萊恩·考克斯主持的紀(jì)錄片后，她對(duì)太空生育的可能性產(chǎn)生了濃厚的興趣。隨后，她與伴侶的討論催生了一個(gè)獨(dú)特的實(shí)驗(yàn)研究構(gòu)想。

她與太空醫(yī)學(xué)公司螢火蟲(chóng)生物科技（Firefly Biotech）的創(chuàng)始人偶然相遇，并因此獲得了一臺(tái)3D旋轉(zhuǎn)器，用于她的實(shí)驗(yàn)室。這臺(tái)高科技離心機(jī)通過(guò)使裝有樣本的小瓶繞兩個(gè)軸旋轉(zhuǎn)來(lái)模擬微重力環(huán)境，有效地干擾了瓶?jī)?nèi)細(xì)胞的空間位置。在她的實(shí)驗(yàn)中空天論道，麥克弗森和同事們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)裝置，將人類(lèi)、小鼠和豬的精子細(xì)胞置于旋轉(zhuǎn)器的一個(gè)隔間，將卵細(xì)胞置于另一個(gè)隔間，兩個(gè)隔間之間由一條模擬女性生殖道的細(xì)通道隔開(kāi)。研究人員觀察到，與正常重力環(huán)境相比，在3D旋轉(zhuǎn)器中能夠到達(dá)卵子的精子數(shù)量減少了30%。

在微重力條件下形成的胚胎。（圖片來(lái)源：阿德萊德大學(xué)精子與胚胎生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室）

科學(xué)家們知道，精子依靠一套復(fù)雜的信號(hào)系統(tǒng)來(lái)找到卵子。麥克弗森說(shuō)，這種導(dǎo)航部分是由化學(xué)信號(hào)驅(qū)動(dòng)的，例如雌性激素孕酮的濃度，但重力似乎也發(fā)揮著重要作用。

精子到達(dá)卵子的過(guò)程只是研究結(jié)果的一部分。當(dāng)精子成功到達(dá)卵子后，由此形成的早期胚胎（稱(chēng)為囊胚）最初似乎比在正常重力環(huán)境下受孕的囊胚更強(qiáng)壯。然而，隨著微重力環(huán)境的持續(xù)，微重力環(huán)境下受孕的囊胚的優(yōu)良品質(zhì)逐漸下降，其發(fā)育也開(kāi)始落后于正常情況下的囊胚。

麥克弗森認(rèn)為，在微重力環(huán)境下僅暴露四小時(shí)后形成的胚胎所觀察到的初始質(zhì)量提升，是由于自然選擇過(guò)程所致，只有最優(yōu)秀的精子才能到達(dá)卵子。隨后，在微重力環(huán)境下暴露長(zhǎng)達(dá)24小時(shí)的胚胎質(zhì)量下降，很可能是由于失重對(duì)快速分裂的胚胎細(xì)胞內(nèi)部過(guò)程產(chǎn)生的負(fù)面影響。

麥克弗森說(shuō)：“胚胎發(fā)育最初的24小時(shí)內(nèi)會(huì)發(fā)生很多變化。母系和父系DNA會(huì)融合在一起。大量的表觀遺傳重塑會(huì)驅(qū)動(dòng)早期胎兒發(fā)育。而暴露在零重力環(huán)境下實(shí)際上非常有害。”

在胚胎發(fā)育的前 24 小時(shí)內(nèi)暴露于微重力環(huán)境，會(huì)降低小鼠的囊胚形成率和細(xì)胞數(shù)量。

隨著太空旅行技術(shù)的飛速發(fā)展以及國(guó)際社會(huì)對(duì)深空探索、火星定居和月球采礦的濃厚興趣，研究微重力對(duì)早期受精的影響至關(guān)重要空天論道。這不僅有助于開(kāi)發(fā)可行的食物來(lái)源，還能在無(wú)需持續(xù)從地球補(bǔ)充人口的情況下維持人類(lèi)太空定居點(diǎn)的運(yùn)轉(zhuǎn)。

麥克弗森表示，未來(lái)研究人員希望在低重力環(huán)境下（例如月球或火星）進(jìn)行類(lèi)似的實(shí)驗(yàn)，空天論道以觀察部分重力是否能緩解這一問(wèn)題。她認(rèn)為，這些發(fā)現(xiàn)不僅對(duì)太空定居點(diǎn)的設(shè)想意義重大，而且對(duì)商業(yè)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(dǎo)致在短暫的微重力暴露后形成更強(qiáng)壯的胚胎，這可能有助于推動(dòng)人類(lèi)體外受精技術(shù)的進(jìn)步，從而幫助治療地球上的不孕不育癥。

未來(lái)，研究人員希望讓胚胎在更長(zhǎng)時(shí)間的微重力環(huán)境下發(fā)育，以更深入地了解在類(lèi)似太空的條件下發(fā)生的各種過(guò)程。

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