До “зоряних немовлят” ще далеко: у космосі сперматозоїди губляться, — дослідження

На Земле сперматозоиды человека, как правило, знают, куда направляться, чтобы оплодотворить яйцеклетку в матке. Но в космосе все может быть иначе. Новое исследование свидетельствует: в микрогравитации сперматозоиды могут терять способность к навигации.

Это ставит под сомнение возможность человека размножаться в космосе. Исследователи поместили сперму человека в камеру симуляции микрогравитации, разработанную для воссоздания условий женских репродуктивных путей, и проверили способность сперматозоидов ориентироваться в пространстве. В условиях микрогравитации у них наблюдалось “нарушение направленной навигации” — то есть они терялись — значительно чаще, чем при обычных условиях земного притяжения.

Исследование возглавила репродуктивный иммунолог Ханна Лионс; это первая научная работа, которая проверяла не просто подвижность сперматозоидов, а именно их способность прокладывать путь через репродуктивный канал в условиях контролируемой симуляции микрогравитации.

Результаты, опубликованные в журнале Communications Biology, могут помочь будущим людям рожать детей в космосе. NASA и другие государственные космические агентства утверждают, что секс в космосе до сих пор не имел места. Однако будущие космонавты, возможно, захотят создавать семьи и размножаться в условиях микрогравитации.

“Поскольку миссии на Луну и Марс переходят из стадии мечты в реальность, понимание того, смогут ли люди и виды, от которых мы зависим, успешно размножаться в этих условиях – это не любопытство, а необходимость”, – говорит Николь Макферсон, ведущий автор исследования и старший преподаватель Университета Аделаиды в Австралии, которая занимается изучением репродукции.

В опытах с мышиными яйцеклетками условия микрогравитации существенно повлияли на показатели оплодотворения по сравнению с земной гравитацией — количество оплодотворенных яйцеклеток за четыре часа снизилось на 30%. Потерю ориентации ученые объясняют нарушением механосенсинга — процесса, с помощью которого клетки считывают физические силы окружающей среды и превращают их в биологические сигналы. Без гравитационного давления эти механизмы дают сбой.

Предыдущие исследования на животных в космосе давали определенные подсказки о рисках низкой гравитации – в частности, у крыс наблюдалось уменьшение массы яичек, – однако эти результаты часто были противоречивыми или плохо контролируемыми, а отделить влияние гравитации от влияния космического излучения не удавалось.

Интересно, что добавление прогестерона — гормона, который высвобождается клетками яйцеклетки — в камеру-симулятор матки помогло сперматозоидам лучше ориентироваться в условиях микрогравитации.

“Прогестерон действует как химический сигнал — своеобразный биологический маяк наведения, который яйцеклетка выделяет примерно в момент овуляции/ На поверхности сперматозоидов есть рецепторы, которые улавливают этот сигнал и используют его для ориентации и движения к источнику. Это одна из самых изощренных навигационных систем природы”, — объясняет Макферсон.

Однако прогестерон помогал сперматозоидам только при концентрациях, значительно превышающих те, которые встречаются в природе, отмечает она.

“Поэтому, хотя результаты и интересны, мы еще не готовы предлагать прогестерон как простое решение проблемы фертильности в космосе. Однако это открывает интересное направление для будущих исследований”, — добавляет Макферсон.

Исследование охватило сразу три вида млекопитающих: человека, мышь и свинью. Тяжесть последствий зависела от вида и продолжительности пребывания в условиях микрогравитации. Длительное облучение оказалось особенно вредным: у эмбрионов наблюдались задержки развития и, в отдельных случаях, уменьшение количества клеток, формирующих плод на самых ранних стадиях.

В то же время есть и определенный повод для оптимизма. Те сперматозоиды, которым все же удалось преодолеть лабиринт в условиях гравитации, давали эмбрионы высшего качества — будто стресс микрогравитации сработал как своеобразный фильтр, оставивший в игре только сильнейших.

“В самом свежем исследовании немало здоровых эмбрионов сформировались даже в условиях оплодотворения в микрогравитации — и это дает основания надеяться, что размножение в космосе когда-то станет возможным”, — отмечает Макферсон.

Следующим шагом для команды станет изучение влияния различных гравитационных условий — в частности характерных для Марса и Луны — на сперматозоиды и развитие эмбрионов. Исследователи также планируют выяснить, как системы искусственной гравитации могут повлиять на репродукцию. По словам Макферсон, оплодотворение — это лишь одно маленькое звено в длинной и сложной цепочке, а до появления первого “космического младенца” еще очень далеко.