Med foreslåtte oppdrag til Mars og planer om å etablere utposter på Månen de kommende tiårene, er det flere spørsmål om hvilke effekter tidsbruk i rommet eller på andre planeter kan ha på menneskekroppen. Utover det normale spekteret av spørsmål om effekter av stråling og lavere g på muskler, bein og organer, er det også spørsmålet om hvordan romfart kan påvirke vår evne til å reprodusere.
Tidligere denne uken - mandag 22. mai - kunngjorde et team av japanske forskere funn som kan belyse dette spørsmålet. Ved å bruke en prøve frysetørket musesæd, var teamet i stand til å produsere et kull med sunne babymus. Som en del av en fruktbarhetsstudie hadde musens sæd tilbragt ni måneder ombord på den internasjonale romstasjonen (mellom 2013 og 2014). Det virkelige spørsmålet nå er, kan det samme gjøres for menneskelige babyer?
Studien ble ledet av en studentforsker ved University of Yamanashis Advanced Biotechnology Center. Som hun og kollegene forklarer i studien - som nylig ble publisert i Fortsettelser av National Academy of Sciences - assistert reproduksjonsteknologi vil være nødvendig hvis menneskeheten noen gang har til hensikt å leve i verdensrommet på lang sikt.
Som sådan er det nødvendig med studier som tar for seg hvilken effekt det å leve i rommet kunne ha på menneskelig reproduksjon. Disse behovene for å løse innvirkningen mikrogravitasjon (eller lav tyngdekraft) kan ha på fruktbarhet, menneskelige evner til å bli gravid og utviklingen av barn. Og enda viktigere er at de trenger å håndtere en av de største farene ved å tilbringe tid i rommet - som er trusselen fra sol- og kosmisk stråling.
For å være rettferdig trenger man ikke gå langt for å føle effekten av romstråling. ISS mottar jevnlig mer enn 100 ganger mengden av stråling som jordoverflaten gjør, noe som kan føre til genetisk skade hvis det ikke er tilstrekkelig beskyttelse. På andre solcelleorganer - som Mars og månen, som ikke har en beskyttende magnetosfære - er situasjonen lik.
Og selv om effekten av stråling på voksne har blitt studert grundig, har den potensielle skaden som kan bli forårsaket avkommet vårt ikke. Hvordan kan sol- og kosmisk stråling påvirke vår evne til å reprodusere, og hvordan kan denne strålingen påvirke barn når de fortsatt er i livmoren, og når de først er født? I håp om å ta de første skritt for å ta tak i disse spørsmålene, valgte Wakayama og hennes kolleger musenes sæd.
De valgte spesifikt mus siden de er en pattedyrart som reproduserer seksuelt. Som Sayaka Wakayama forklarte Space Magazine via e-post:
“Så langt ble det bare undersøkt fisk eller salamandere for reproduksjon i verdensrommet. Imidlertid er pattedyrarter veldig forskjellige i forhold til de artene, for eksempel å være født fra en mor (livlighet). For å vite om reproduksjon av pattedyr er mulig eller ikke, må vi bruke pattedyrarter for eksperimenter. Imidlertid er pattedyrarter som mus eller rotter veldig følsomme og vanskelig å ta vare på av astronauter ombord ISS, spesielt for en reproduksjonsstudie. Derfor har vi [ikke gjennomført disse studiene] før nå. Vi planlegger å gjøre flere eksperimenter som effekten av mikrogravitet for utvikling av embryo. ”
Prøvene tilbrakte ni måneder ombord på ISS, i løpet av hvilken tid de ble holdt ved en konstant temperatur på -95 ° C (-139 ° F). Under lansering og utvinning var de imidlertid i romtemperatur. Etter henting fant Wakayama og hennes team at prøvene hadde fått en viss mindre skade.
"Sperm bevart i rommet hadde DNA-skader selv etter bare 9 måneder av romstråling," sa Wakayama. ”Skadene var imidlertid ikke sterke og kunne repareres når de ble befruktet med oocyttkapasitet. Derfor kunne vi skaffe oss normale, sunne avkom. Dette antyder for meg at vi må undersøke effekten når sædceller blir bevart i lengre perioder. ”
I tillegg til å kunne repareres, var sædprøvene fremdeles i stand til å befrukte musembryoer (når de først ble brakt tilbake til jorden) og produsere musavkom, som alle vokste til modenhet og viste normale fruktbarhetsnivåer. De bemerket også at befruktningen og fødselsraten var lik kontrollgruppene, og at det kun eksisterte mindre genomiske forskjeller mellom musene og musen som ble opprettet ved hjelp av testspermene.
Fra alt dette demonstrerte de at selv om eksponering for romstråling kan skade DNA, trenger det ikke å påvirke produksjonen av levedyktige avkom (minst i løpet av en ni måneders periode). Resultatene indikerer dessuten at mennesker og husdyr kan bli produsert fra rombevart spermatozoa, noe som kan være nyttig når det kommer til koloniserende rom og andre planeter.
Som Wakayama uttrykte det, bygger denne forskningen på befruktningspraksis som allerede er etablert på jorden, og demonstrerte at samme praksis kunne brukes i verdensrommet:
”Vårt hovedtema er reproduksjon av husdyr. I den nåværende situasjonen på bakken er mange dyr født fra bevarer spermatozoa. Spesielt i Japan ble 100% av melkekyrene født fra bevart sæd på grunn av økonomiske og avlsmessige årsaker. Noen ganger ble sæd som har blitt lagret i mer enn 10 år brukt til å produsere kyr. Hvis mennesker bor i verdensrommet i mange år, viste resultatene våre at vi kan spise storfekjøtt på rommet. For det formålet gjorde vi denne studien. For mennesker vil funnene våre sannsynligvis hjelpe infertile par. ”
Denne forskningen baner også vei for ytterligere tester som vil søke å måle effekten av romstråling på egg og det kvinnelige reproduksjonssystemet. Ikke bare kunne disse testene fortelle oss mye om hvordan tid i rommet kan påvirke kvinnelig fruktbarhet, det kan også ha alvorlige konsekvenser for astronaut-sikkerhet. Som Ulrike Luderer, professor i medisin ved University of California og en av medforfatterne på papiret sa i en uttalelse til AFP:
"Disse typer eksponeringer kan forårsake tidlig ovariesvikt og kreft i eggstokkene, så vel som annen osteoporose, hjerte- og karsykdommer og nevrokognitive sykdommer som Alzheimers. Halvparten av astronautene i NASAs nye astronautklasser er kvinner. Så det er veldig viktig å vite hvilke kroniske helseeffekter det kan være for kvinner utsatt for langvarig dyp romstråling. "
Imidlertid er et vedvarende problem med denne typen tester å kunne skille mellom virkningene av mikrogravitasjon og stråling. Tidligere har det blitt forsket på som viste hvordan eksponering for simulert mikrogravitet kan redusere DNA-reparasjonsevnen og indusere DNA-skader hos mennesker. Andre studier har reist spørsmålet om samspillet mellom de to, og hvordan ytterligere eksperimenter er nødvendige for å adressere den nøyaktige effekten av hver.
I fremtiden kan det være mulig å skille mellom de to ved å plassere prøver av spermatazoa og egg i en torus som er i stand til å simulere jordens tyngdekraft (1 g). Tilsvarende kan skjermede moduler brukes til å isolere effekten av lav eller til og med mikrotyngdekraft. Utover det vil det sannsynligvis være dvelende usikkerhetsmomenter inntil babyer faktisk blir født i verdensrommet, eller i et månemiljø eller en marsmiljø.
Og selvfølgelig gjenstår langtidsvirkningen av redusert tyngdekraft og stråling på menneskets evolusjon. Det vil etter all sannsynlighet ikke bli klart for generasjoner som kommer, og vil kreve flergenerasjonsstudier av barn født bort fra jorden for å se hvordan de og deres avkom skilter seg.
