Труд
Автор:
Труд news
Развитието на ембриони при животни е изследвано многократно
Саугат Болакхе
След като гледала документален филм за Космоса, репродуктивният биолог Никол Макферсън получила любопитен въпрос от съпруга си, докато двамата пътували за работа: „Мислиш ли, че хората могат да се размножават в Космоса?“ „Първата ми мисъл беше: „Да, разбира се“, спомня си тя. Но колкото повече разсъждавала, толкова по-сложен изглеждал въпросът.
Човешкото размножаване зависи от безброй условия на средата, оформени от живота на Земята, затова зачеването и бременността извън нашата планета далеч не са толкова прости, колкото може да изглеждат.
Космосът е враждебна среда дори за възрастните астронавти, камо ли за бременна жена или за бебе. Без херметизиран космически кораб или скафандър човек може да изгуби съзнание и да загине за секунди.
Слънчевите изригвания и явленията извън Слънчевата система могат да породят високоенергийни космически лъчи, които увреждат ДНК и нарушават работата на клетките. Липсата на гравитация води до загуба на мускулна и костна маса, повишен риск за сърдечносъдовата система, нарушения в имунитета и неврологични проблеми.
Самата идея може да звучи като сюжет от научната фантастика. Но с разширяването на човешкото присъствие отвъд Земята и подготовката за продължителни мисии до Луната и Марс някои учени смятат, че рано или късно бременност в Космоса ще има.
„В един момент някой ще забременее в Космоса, случайно (или умишлено), и не бихме искали тогава изненадано да се запитаме: „Този човек е бременен в Космоса, какво ще стане с бебето? Добре би било да знаем отговора предварително“, казва Дъглас Рудън, биолог на развитието в Университета „Уейн Стейт“ в Мичиган.
Въпреки огромните рискове изследователите вече проучват как би могло да протича размножаването извън Земята. Те изследват бременността при моделни организми, изпращат ембриони със спътници и космически кораби, симулират условията на космически полет и разработват нови методи, с които да установят как микрогравитацията, радиацията, изолацията и стресът могат да повлияят върху плодовитостта, развитието на плода и здравето в дългосрочен план.
Макферсън и екипът ù от Университета на Аделаида в Австралия наскоро изследват как сперматозоидите реагират на микрогравитацията. За целта използват клиностат, устройство за произволно позициониране, което симулира условия, подобни на тези в Космоса, така че клетките да не могат да определят къде е горе и къде долу. Учените проверяват дали човешки, миши и свински сперматозоиди могат да преминат през миниатюрен лабиринт, наподобяващ женския репродуктивен тракт, след което успешно да оплодят яйцеклетка и да дадат начало на нормално развиващ се ембрион.
Сперматозоидите се движели нормално, но значително по-малко от тях успявали да достигнат до яйцеклетката. При симулирана микрогравитация броят на преминалите целия лабиринт намалял с 30 до 50%, съобщава екипът по-рано тази година в списание Communications Biology. Според Макферсън резултатът подсказва, че в нормални условия гравитацията вероятно помага на сперматозоидите да се ориентират в репродуктивния тракт.
Когато учените добавили прогестерон, хормон, който естествено се отделя в близост до яйцеклетката при човека, ориентацията на сперматозоидите се подобрила. Успешно преминалите били по-малко, но изглеждали и по-качествени. Краткото излагане на микрогравитация предизвикало известни промени в развитието, а по-продължителното забавило растежа на ембрионите, понижило качеството им и довело до по-малък брой клетки. Това показва колко уязвими могат да бъдат най-ранните етапи на размножаването.
По очевидни причини НАСА не допуска бременни жени до космически мисии. Няколко астронавти са летели в Космоса, завърнали са се благополучно и по-късно са имали здрави деца. Това показва, че самият космически полет не води непременно до усложнения при бъдеща бременност. Да се изследва самата бременност в Космоса обаче е съвсем друг въпрос.
„Една пълнолетна жена може сама да реши дали иска да участва в експеримент, но бебето, което носи в тялото си, не може. Именно затова възниква сериозният въпрос дали изобщо е допустимо да правим експерименти с човешко същество, което не може да даде съгласието си“, казва Марсел Егли, учен в областта на механобиологията в Университета за приложни науки и изкуства в Люцерн, Швейцария.
Докато експериментите с човешки ембриони в Космоса пораждат трудни етични въпроси, развитието на ембриони при животни е изследвано многократно. От 1965 г. насам различни животни, сред които гекони, плъхове, пъдпъдъци, ноктести жаби, тритони и зеброви данио, са изпращани в Космоса, за да бъдат проследени процесите на размножаване и ранно развитие.
Дори при бозайниците през последните 40-50 години са проведени множество експерименти с бременни мишки в Космоса и с възможността те да родят там. Проблемът е, че досега учените не са успели да проследят целия репродуктивен цикъл.
Все пак някои експерименти дават представа как ембрионите на бозайници реагират на условията в ниска околоземна орбита. При изследване в началото на XXI век учени изпращат норвежки плъхове до Международната космическа станция (МКС) по средата на бременността им. Животните се връщат на Земята няколко дни преди раждането.
При плъховете, прекарали част от бременността си в Космоса, контракциите по време на раждането били два пъти повече в сравнение с контролната група. По останалите показатели, сред които продължителност на раждането, брой на малките, теглото им и първите прояви на майчина грижа, почти не се наблюдавали разлики спрямо плъховете, останали на Земята.
През 2020 г. Китай извежда в Космоса възвръщаемия спътник „Шъдзян-10“ (Shijian-10, SJ-10), който носи миши ембриони в ранен стадий на развитие в своеобразна автоматизирана космическа „ясла“, всъщност миниатюрен инкубатор. Системата е проектирана да работи самостоятелно, без човешка намеса. Тя поддържа ембрионите при стабилна температура, осигурява им богата на хранителни вещества среда, периодично прави микроскопски снимки, за да проследява развитието им, и съхранява пробите за последващ анализ.
След връщането на спътника учените установяват, че развитието е продължило. От една-единствена клетка ембрионите се делят и достигат стадия на бластоцист, малка куха сфера от клетки, която се образува преди имплантацията в матката. Само малка част от тях обаче се развиват в нормални бластоцисти.
Ембрионите от SJ-10 показват, че проблемът не се изчерпва с безтегловността. В тяхната ДНК са открити необичайни химични промени около участъци, които включват и изключват определени гени. Микрогравитацията може да промени механизмите за възстановяване на ДНК, да повиши клетъчния стрес и с времето да доведе до натрупване на увреждания. Наблюдаваните изменения обаче наподобявали тези при ембриони на Земята, изложени на ниски дози електромагнитно лъчение.
Вероятният причинител на уврежданията в ДНК е космическата радиация, било то високоенергийни частици от Слънцето или галактически космически лъчи, които се движат в пространството с огромна скорост. При сблъсък с материята космическите лъчи могат да породят каскади от енергийни частици и да нанесат сериозни поражения.
На повърхността на Земята хората до голяма степен са защитени от космическата радиация. Магнитното поле на планетата се простира далеч в Космоса и образува своеобразен защитен балон, който спира по-голямата част от лъчението. Космическите кораби и спътниците също разполагат с метални екранировки и защитена електроника, които ограничават излагането на по-нискоенергийна радиация. Високоенергийните частици обаче могат да проникнат през тези прегради, а при сблъсък с корпуса дори да породят вторични потоци от частици.
Засега бременността в Космоса остава далечна теоретична възможност. Но дори ако едно дете се роди в безтегловност, връщането му на Земята може да се окаже не по-малко сложно. Организмът му ще се приспособява към средата, в която се развива.
След това идва другият проблем: как такъв организъм да се приспособи към нормалната земна гравитация или към гравитацията на друга планета.
Изследването на основните механизми на размножаването може да има приложение далеч отвъд космическите мисии. Ако учените разберат по-добре как сперматозоидите се ориентират и придвижват в сложна среда, това би могло да подобри резултатите при инвитро оплождане или методите за оценка на качеството на сперматозоидите в животновъдството. Много технологии, разработени за Космоса, впоследствие намират място и в живота на Земята.
Тези изследвания не се опитват единствено да отговорят на въпроса дали хората могат да се размножават извън Земята. Те засягат нещо още по-фундаментално: достатъчно ли знаем за начина, по който се създава човешкият организъм.
(От nationalgeographic.bg, със съкращения)
