太空生育：人类成为星际物种必须跨越的“生殖鸿沟”

人类注定会成为太空物种，向地球母亲的边界之外扩张，就像数百万年前人类从非洲的摇篮中走出一样。

要了解物种的繁衍，先从了解上下方向似乎是精子到达卵子的关键。

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在微重力环境下形成的胚胎最初看起来更强壮，但随着暴露时间的延长，它们会开始落后于在正常重力环境下形成的胚胎。（图片来源：阿德莱德大学精子与胚胎生物学实验室）

一项新的研究发现，包括人类、小鼠和猪在内的哺乳动物的精子在微重力环境下难以穿过雌性生殖道到达卵子并使其受精。即使精子最终到达目的地，研究也发现，在这种环境下形成的胚胎与在正常重力环境下发育的胚胎相比，发育状况较差。

微重力改变人类精子的导航能力并提高透明质酸结合能力。

这项由澳大利亚阿德莱德大学研究人员进行的研究，只是越来越多的证据中的最新一项，这些证据表明，哺乳动物在太空中的繁殖可能非常复杂，甚至是不可能的。

之前有一些研究以“小鼠幼崽是由经过数月太空飞行的干细胞孕育而成”为题进行报道，但早期的大多数研究，无论是在太空还是在地球上的微重力模拟器中进行的，都揭示了太空环境对生殖细胞和胚胎的诸多负面影响。

微重力改变了小鼠精子的导航能力，并削弱了猪精子在 38.5 摄氏度下的凝集能力。

麦克弗森之前的研究探讨了肥胖和饮食对受孕成功率的影响。在观看了一部由英国物理学家布莱恩·考克斯主持的纪录片后，她对太空生育的可能性产生了浓厚的兴趣。随后，她与伴侣的讨论催生了一个独特的实验研究构想。

她与太空医学公司萤火虫生物科技（Firefly Biotech）的创始人偶然相遇，并因此获得了一台3D旋转器，用于她的实验室。这台高科技离心机通过使装有样本的小瓶绕两个轴旋转来模拟微重力环境，有效地干扰了瓶内细胞的空间位置。在她的实验中空天论道，麦克弗森和同事们设计了一个装置，将人类、小鼠和猪的精子细胞置于旋转器的一个隔间，将卵细胞置于另一个隔间，两个隔间之间由一条模拟女性生殖道的细通道隔开。研究人员观察到，与正常重力环境相比，在3D旋转器中能够到达卵子的精子数量减少了30%。

在微重力条件下形成的胚胎。（图片来源：阿德莱德大学精子与胚胎生物学实验室）

科学家们知道，精子依靠一套复杂的信号系统来找到卵子。麦克弗森说，这种导航部分是由化学信号驱动的，例如雌性激素孕酮的浓度，但重力似乎也发挥着重要作用。

精子到达卵子的过程只是研究结果的一部分。当精子成功到达卵子后，由此形成的早期胚胎（称为囊胚）最初似乎比在正常重力环境下受孕的囊胚更强壮。然而，随着微重力环境的持续，微重力环境下受孕的囊胚的优良品质逐渐下降，其发育也开始落后于正常情况下的囊胚。

麦克弗森认为，在微重力环境下仅暴露四小时后形成的胚胎所观察到的初始质量提升，是由于自然选择过程所致，只有最优秀的精子才能到达卵子。随后，在微重力环境下暴露长达24小时的胚胎质量下降，很可能是由于失重对快速分裂的胚胎细胞内部过程产生的负面影响。

麦克弗森说：“胚胎发育最初的24小时内会发生很多变化。母系和父系DNA会融合在一起。大量的表观遗传重塑会驱动早期胎儿发育。而暴露在零重力环境下实际上非常有害。”

在胚胎发育的前 24 小时内暴露于微重力环境，会降低小鼠的囊胚形成率和细胞数量。

随着太空旅行技术的飞速发展以及国际社会对深空探索、火星定居和月球采矿的浓厚兴趣，研究微重力对早期受精的影响至关重要空天论道。这不仅有助于开发可行的食物来源，还能在无需持续从地球补充人口的情况下维持人类太空定居点的运转。

麦克弗森表示，未来研究人员希望在低重力环境下（例如月球或火星）进行类似的实验，空天论道以观察部分重力是否能缓解这一问题。她认为，这些发现不仅对太空定居点的设想意义重大，而且对商业太空旅游以及在月球和轨道蜜月期间可能受孕的婴儿也具有重要意义。另一方面，自然选择导致在短暂的微重力暴露后形成更强壮的胚胎，这可能有助于推动人类体外受精技术的进步，从而帮助治疗地球上的不孕不育症。

未来，研究人员希望让胚胎在更长时间的微重力环境下发育，以更深入地了解在类似太空的条件下发生的各种过程。

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