繪圖：David Curtis

來歷：科研圈

繁衍，是人類控制地球的途徑。但當人類將目光投向太空、期望完結地外殖民，狀況就有所不同了。鑒于整個太空普遍存在的嚴格輻射，再加之低重力環境帶來的應戰，在太空繁衍子孫這件事，說起來簡單做起來難。為此，下面這些科學家正盡力答復，人類能否在太空中完結正常的生殖進程。

從美國航空航天局（NASA）50 多年前的雙子星方案中，咱們了解到太空游覽或許對人體健康有害。科學家注意到，宇航員在進入太空不到兩周后，骨密度減小了 6% 左右，并呈現了肌肉萎縮的狀況。這或許是太空中無處不在的國際射線導致的。國際射線的損害巨大，不只會誘發癌癥等疾病，還被證明會損害 DNA 和神經系統。

太空，一個危機四伏的當地，即便是訓練有素的宇航員，也會面臨各種風險。那么胚胎、胎兒和重生兒，這些軟弱的幼小生命又該怎么辦呢？首要，咱們應該考慮的是：太空會怎么影響咱們的生殖系統？答案是不知道的，科學家們甚至都不知道女人是否能夠在太空受孕。

盡管在生理學上困難重重，但研討人員仍在企圖答復這個要害的問題：怎么在太空中發明健康的嬰兒？

小鼠的太空受精危機

要在太空中繁衍，每一步都不簡單。

據咱們所知，沒有人在太空發作過性行為。因為幾乎沒有引力，想要抓著你的伴侶都很困難，更甭說讓功用完善的精子和卵細胞相遇，然后擦出懷孕的火花了，這需求許多細胞完美的舉動。

幾十年來，科學家一向致力于破解在太空中生殖的奧妙。“太空比賽”之后，為測驗生物在地球之外的繁衍才干，魚類、線蟲、青蛙和蠑螈紛繁被帶進太空軌跡。令人驚奇的是，它們都能繁衍健康的子孫。可是，依然有妨礙橫在科學家面前。1979 年，在一顆俄羅斯衛星上，雄性和雌性大鼠在 18.5 天的使命期內發作了令人驚奇的工作：它們要么未能成功受精，要么挑選性地回絕發作性行為，這種嚙齒動物的禁欲行為在地球上幾乎是聞所未聞的。隨后，小鼠實驗的成果相同引起了廣泛的注重。

嚙齒動物屬哺乳動物，其解剖學、生理學和基因都與咱們人類類似。西北大學生殖科學中心主任 Teresa Woodruff 說，小鼠與咱們十分像，咱們能夠從它們的前期孕期中看到與人類類似的問題。對此，其他研討者也表示同意。

“因為只要哺乳動物才有胎盤，所以只要經過哺乳動物實驗，咱們才干了解太空環境對胎盤的影響。”日本山梨大學高檔生物技能中心主任若山照彥說。多年來，他一向致力于研討哺乳動物怎么在太空中繁衍。因為引力對受精和胎兒的成長都至關重要，因而若山照彥想要探求小鼠是否能夠在微重力（類似于空間站中宇航員的環境）環境中受精。

2009 年，若山照彥從小鼠中提取出卵子和精子，放在一個模仿微重力的設備中。他調查到精子會游向卵子，幾天后，胚胎從微重力環境被移植進規范重力下的小鼠母體中。若山照彥和搭檔們發現，實驗的成果并非單一的：盡管有許多發育正常的幼崽誕生，但也有許多胚胎在移植后呈現了發育不良的狀況。與正常狀況比較，微重力環境下的小鼠胚胎成功繁育的子孫愈加困難。

為了解這一幕會不會在高輻射與微重力并存的太空重演，若山照彥向日本國際航空研討開發組織（JAXA）提出申請，期望在國際空間站（ISS）重復上述研討。可是這一次，宇航員會從活體小鼠身上提取精子和卵子，然后將體外受精的胚胎移植回小鼠體內，這一切都是在微重力的條件下進行的。這個方案的難度相當大，因為小鼠從未在太空成功繁衍過。可是，他們的精子卻做到了。

若山照彥現在是 NASA 的“太空幼崽”使命的課題組長，他將小鼠精子冷凍干燥，在室溫下保存。三組凍干樣品于 2013 年進入國際空間站，若山就能夠在空間站中研討它們的生計才干與時刻的聯系。這將協助剖析國際輻射對雄性生殖細胞的影響。

因為國際空間站露出于強輻射下，這或許會導致精子 DNA 分化，改動子孫的遺傳物質，若山照彥說。許多研討都沒有注重 DNA 受損的小鼠的健康狀況，可是他的研討逐步給出了答案。

進入國際空間站 9 個月后，一些精子顯示出纖細的 DNA 受損痕跡，但它們仍能發生健康的幼崽。若山照彥的團隊剛剛剖析了在國際空間站上保存了 3 年的樣本； 最終一批在太空 6 年的樣本將于本年回來地球。

發生這些小鼠崽的精子經過冷凍，并且在太空中停留了288天。圖片來歷：Teruhiko Wakayama/PNAS/June 6， 2017 Vol。 114 No。 23　

假如冷凍技能收效，若山照彥方案將冷凍的小鼠胚胎運到國際空間站，然后研討下一部分問題：為什么它們不能在太空徹底發育。

從小鼠到人類

盡管許多類似之處讓小鼠成為模仿人類在太空中繁衍的最佳模型之一，但小鼠實驗的定論畢竟不能等同于人類。

堪薩斯大學醫學中心的生殖學家 Joseph Tash 指出，假如沒有功用完善的人類精子和卵子，咱們在太空中的殖民無法長時刻維系。自 1996 年以來，他一向在與 NASA 協作。直到幾年前，他的研討首要會集太空飛行對小鼠和其他動物的影響。可是在 2018 年 4 月，Tash 更進一步。他運用了類似于若山照彥的辦法，將冷凍精子送入太空——但這一次，他運用的是人類的精子。

這項名為 Micro-11 的實驗收集了來自 12 名健康、精力旺盛的男性的精子。在國際空間站的一個實驗室里，宇航員凍結了冷凍樣本，并將其與一種混合試劑混合，混合物的化學信號模仿了卵子，然后誘使精子游動。宇航員用高倍顯微鏡拍照了精子的運動，企圖捕捉在太空中，精子是否具有讓卵子受精的生理才干。

“沒有急進的主意，很難在太空生計下去，即便有些主意現在看來會飽嘗爭議。” Tash 說。

“當你在顯微鏡下調查時，精子的外觀會呈現各種改變，” Tash 說， “你能看到精子頭部呈現特征性的改變，那是為卵子受精所預備的。”精子在挨近方針時需求取得速度，頭部的細胞也需求兼并，然后具有足以打破卵子的強度。假如它們不這樣做，受精是不或許完結的。

現在這些樣本現已回到了地球，但 Tash 說，還需求一年的時刻來整理調查成果，并確認太空的精子能否讓卵子受精。但是，當 Micro-11 方案完結，他又立馬開端面臨下一個國際難題：太空中女人的生育才干。

他現已找到了一些憂慮的理由。Tash 研討了在 2010 年和 2011 年隨 NASA 航天飛機游覽的雌性小鼠，發現它們的黃體（卵巢中的短壽腺體，擔任發生性激素和培養重生胚胎）出了問題。

“咱們發現，一切在太空飛行了 12 至 15 天的雌性小鼠，黃領會徹底缺失或僅有很少部分剩下。” Tash 說。這意味著只是兩周的太空影響就會導致潛在的生殖問題。

他方案在 2020 年將活體雌性小鼠送上國際空間站。這些現已受孕的小鼠將在太空游覽 30~37 天，這將掩蓋它們的生殖周期。由此，研討人員期望弄清楚小鼠在太空中繁衍困難的原因。

Woodruff 方案更進一步，將冷凍的人類卵子和精子送到太空，調查能否成功受精。這一進程需求“鋅火花”的協助——在受精的那一刻，鋅元素的活動使得卵子呈現一道亮光，這能夠用作受精，讓科學家真實看到人類生命在太空中的第一階段。

 卵細胞周圍呈現鋅的亮光 

品德爭議

Woodruff 和 Tash 將著手于人類生殖細胞。但他們也以為，全面的太空人體實驗，包含懷孕和臨產，不會在近期呈現。

波蘭的熱舒夫信息技能與辦理大學哲學系助理教授 Konrad Szocik 以為，盡管還需求幾十年的開展，咱們應該開端為太空繁衍的嚴格實際做好預備。在上一年宣布在 Futures 上的一篇文章中，他從科學之外的層面論述了嬰兒久居火星的影響。

“咱們或許會將火星人口方案當成冷冰冰的使命、方針，” Szocik 說，“這樣，個人就會融化在團體之中。而個別的自在與決議很或許不復存在，性與生殖也是相同，這好像違反了品德規范和品德直覺。”

Szocik 說，為了在一個低重力、輻射暴虐的國際中繁衍健康的子孫，基因修改、經過基因挑選性伴侶和組織性的生殖方針都不該被掃除之外。當然，即便采納這些預防措施，嬰兒依然或許天然生成就有殘疾，并且火星社會紛歧定有充分條件去照料他們。

Szocik 說：“要想在太空中生計，一些急進的主意是能夠有的，盡管某些主意現在看起來不那么簡單被承受。”

不管是否爭論不休，殖民于地球之外將會是人類前進的革命性標志。成為行星際物種的路途將充溢荊棘，咱們應該慎重地挪步，而非魯莽行事。