2018年4月，SpaceX公司進(jìn)行了一次發(fā)射任務(wù)，向國(guó)際空間站提供補(bǔ)給。在2631公斤的貨物中，包括了從太空的有利位置研究雷暴的設(shè)備，以及在軌道上種植蔬菜所需的器材，這類東西都是宇航員在進(jìn)行研究時(shí)可能需要的。

但與這些物品塞在一起的，還有一些不同尋常的東西：一個(gè)裝有冷凍精子樣本的容器。這些樣本中，有美國(guó)加利福尼亞州一家精子庫(kù)提供的12位匿名捐贈(zèng)者的精子，還有6個(gè)樣本是育種公牛的精子。

電視節(jié)目《辛普森一家》的創(chuàng)作者馬特·格羅寧和Micro-11實(shí)驗(yàn)首席科學(xué)家喬·塔什很好。在這個(gè)任務(wù)徽章中，荷馬·辛普森被描繪成一個(gè)宇航員，騎著一個(gè)長(zhǎng)著牛角，掛著鼻環(huán)，看起來(lái)很生氣的精子

這些精子樣本是一項(xiàng)名為“Micro-11實(shí)驗(yàn)”的太空任務(wù)的一部分。宇航員先將精子解凍，添加一些化學(xué)物質(zhì)，以刺激精子的運(yùn)動(dòng)，并為精子與卵子融合做好準(zhǔn)備。然后，他們將精子放在顯微鏡下，拍攝精子游動(dòng)的視頻。此外，他們還會(huì)進(jìn)行化學(xué)測(cè)試。與此同時(shí)，在地球上，其他研究人員將對(duì)相同的精子樣本進(jìn)行同樣的測(cè)試，以便進(jìn)行比較。

精子獲能是關(guān)鍵

美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)網(wǎng)站上的文章介紹稱，該實(shí)驗(yàn)旨在研究精子在微重力條件下的運(yùn)動(dòng)能力，即精子的移動(dòng)和游泳的能力，以及它們?cè)谟|發(fā)“獲能”(capacitation)時(shí)的成功程度。獲能是哺乳動(dòng)物精子成熟之前的最后一個(gè)步驟，獲能之后才能使卵母細(xì)胞受精。這項(xiàng)研究的結(jié)果可能有助于回答這樣一個(gè)問(wèn)題：如果人類將來(lái)定居在月球或火星上，或者冒險(xiǎn)進(jìn)入更遙遠(yuǎn)的宇宙旅行，人類是否有能力繁衍后代。

“如果沒(méi)有健康的精子，你就會(huì)面臨在太空中多代生存的嚴(yán)重風(fēng)險(xiǎn)，”美國(guó)堪薩斯大學(xué)醫(yī)學(xué)中心分子與綜合生理學(xué)系榮譽(yù)退休教授喬·塔什(Joe Tash)解釋道。塔什是這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的首席科學(xué)家，并擔(dān)任美國(guó)國(guó)家航空航天局的顧問(wèn)。

NASA艾姆斯研究中心的研究人員表示，自20世紀(jì)90年代以來(lái)，NASA一直在進(jìn)行生殖和發(fā)育空間生物學(xué)方面的研究。例如，1995年3月14日出版的《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》(PNAS)上一項(xiàng)研究中，科學(xué)家誘導(dǎo)航天飛機(jī)上的雌蛙排卵，以便讓它們的卵受精。研究表明，重力作用下受精卵的旋轉(zhuǎn)并不是發(fā)育出正常蝌蚪的必要條件。

Micro-11實(shí)驗(yàn)標(biāo)志著人類精子(除了男性宇航員體內(nèi)的精子)首次被送入太空，而在此前已經(jīng)有過(guò)涉及動(dòng)物精子的研究。塔什表示，早在20世紀(jì)80年代，德國(guó)研究人員就用亞軌道火箭將公牛精液發(fā)射到太空中，讓它們短暫處于一分半鐘的失重狀態(tài)。1997年，塔什和同事在兩次航天飛機(jī)任務(wù)中發(fā)射了海膽精子樣本。在這兩次實(shí)驗(yàn)中，由于無(wú)法在顯微鏡下拍攝視頻，所以他們轉(zhuǎn)而研究信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，即精子細(xì)胞內(nèi)控制尾巴扭動(dòng)的分子機(jī)制。

德國(guó)的研究結(jié)果和塔什等人在1997年的研究都發(fā)現(xiàn)，精子在微重力環(huán)境中游動(dòng)的速度實(shí)際上比在地球上快。但在塔什的一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，他發(fā)現(xiàn)了在太空中生育的一個(gè)巨大障礙。當(dāng)海膽精子暴露在卵細(xì)胞分泌的肽類中時(shí)，獲能過(guò)程的發(fā)生要慢得多，而肽類本身就是觸發(fā)獲能的關(guān)鍵成分。

塔什表示，Micro-11實(shí)驗(yàn)將在分別收集微重力對(duì)精子游泳和獲能能力影響的數(shù)據(jù)。

輻射暴露是個(gè)問(wèn)題

微重力并不是影響太空生育的唯一因素。在地球附近，存在著由大量帶電粒子聚集而成，在這個(gè)輻射層以外，輻射暴露可能會(huì)對(duì)生物造成嚴(yán)重的損害。2017年5月20日的《生殖》(Reproduction)雜志發(fā)表了一項(xiàng)研究，指出在太空中發(fā)現(xiàn)的帶電粒子會(huì)對(duì)雌性老鼠的卵巢造成損害。

“我們的研究發(fā)現(xiàn)，暴露在帶電的氧或鐵粒子時(shí)，有限的卵泡儲(chǔ)備被耗盡，而這些粒子都是宇宙射線的組成部分，”該研究的通訊作者、加州大學(xué)歐文分校的醫(yī)學(xué)、發(fā)育和細(xì)胞生物學(xué)以及公共衛(wèi)生教授烏爾里克·盧德勒(Ulrike Luderer)寫道，“這種損害是不可逆轉(zhuǎn)的，會(huì)導(dǎo)致卵巢早衰(過(guò)早絕經(jīng))。”

此外，盧德勒還表示，人類和動(dòng)物研究提供的證據(jù)表明，暴露在伽馬射線和帶電鐵粒子下會(huì)降低精子的活力。

此外，即使在太空中成功受精，懷孕和分娩也會(huì)面臨問(wèn)題。美國(guó)貝勒醫(yī)學(xué)院太空醫(yī)學(xué)中心的克里斯·倫哈特(Kris Lehnhardt)表示，目前還不清楚胚胎在太空環(huán)境中的發(fā)育情況，也不知道是否能夠自然分娩。