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在太空造人的可能性有多大?

摘要在太空生育必須克服兩個主要難題,微重力和強輻射。目前,人類心儀的火星移民按現有的航天飛行器速度平均需要200多天,在移民途中和到了火星,人類都面臨著孕育後代的任務。


順利完成12天太空飛行後,4月18日下午,中國首顆微重力科學實驗衛星「實踐十號」回收艙於16時30分準確降落在內蒙古四子王旗預定著陸區域。回收艙攜帶有小鼠胚胎等「乘客」,著陸狀態正常、外觀良好,衛星搜索回收任務順利完成。這是世界上第一次實現哺乳動物胚胎在太空發育。



在太空造人的可能性有多大?



太空胚胎髮育實驗 目前已進行20年



「實踐十號」科學實驗衛星的重要研究項目之一,是把6000餘枚小鼠早期胚胎帶上了太空,小鼠早期胚胎在太空中順利完成從2個細胞到囊胚的全程發育。這個研究是中國科學院動物研究所研究員段恩奎等人主持進行的,目的是探索未來在太空環境中,人類能否正常生活、繁衍後代,空間微重力和輻射等特殊環境會不會對生殖造成不良影響。


太空是一個迥然不同於地球的環境,表現為微重力、強輻射(包括伽馬射線、高能質子、宇宙射線)和高真空,這樣的環境顯然對生育不利,會導致生物基因產生種種突變,如染色體缺失、基因重複、易位、倒置等。過去的研究已證明,太空環境不利於生育。1996年,美國人捷足先登,把49枚小鼠胚胎(2個細胞)放到哥倫比亞太空梭送上太空,結果無一發育。2006年,中國科學院動物研究所的段恩奎團隊利用我國「實踐八號」育種衛星留軌艙,把小鼠胚胎(4個細胞)送上太空進行發育實驗,首次獲取了太空中的小鼠胚胎圖片,遺憾的是它們在太空未能完成發育。

中國研究人員此次的研究獲得了初步成功,第一次證明哺乳動物早期胚胎在太空微重力條件下,完全可以發育到囊胚階段,而且,發育的時間與在地面上的時間基本一致。這次的研究是在「實踐十號」上裝載安放小鼠胚胎的裝置,這些裝置在發射前8小時最後一個裝上衛星,以最大程度縮短在地面停留的時間;在轉運及裝載過程中要求不能斷電超過20分鐘,以保證它的狀態。實際上在裝載過程中只斷電了12分鐘。


進行發育實驗的小鼠胚胎被分為4個單元,衛星入軌後每4小時照相一次,記錄它們的狀態,直到96小時為止。在72小時左右,2個細胞胚胎就發育到囊胚,和地面上時間基本一致。但是,這並不意味著太空造人就可行,原因在於,除了這是動物實驗外,這次發育到囊胚階段的胚胎並未植入到小鼠子宮發育,發育成囊胚的胚胎如果沒有及時在母體子宮著床,就會慢慢死亡。


下一步的研究是,短時間回收在太空發育的胚胎,如3天內帶回地面植入小鼠子宮中發育,看其是否能孕育成後代。當然,也可以在太空環境中把胚胎植入小鼠子宮,看其是否能孕育並分娩。更直接的研究是把小鼠帶入太空環境,看看它們能否交配和懷孕並生下後代。還有一個辦法是,在地面上待小鼠懷孕後再放置到太空飛船或衛星上並送到太空,看其能否正常孕育和分娩後代。



微重力和強輻射 太空生育兩大難



在太空生育必須克服兩個主要難題,微重力和強輻射。目前,人類心儀的火星移民按現有的航天飛行器速度平均需要200多天,在移民途中和到了火星,人類都面臨著孕育後代的任務。

1、微重力 一些研究人員在地球上模擬太空的微重力環境進行過動物實驗。加拿大聖文森特山大學生物學家塔瑪拉·弗朗茲·奧頓納爾帶領的團隊,把斑馬魚的受精10-14個小時的受精卵放入一個微重力狀態的生物反應器中,以觀察這些受精卵發育成後代的骨骼及頭骨中軟骨的生長。當受精卵孵化成幼魚時,研究人員將這些斑馬幼魚染成藍色,並將它們與那些未在微重力環境下生活的幼魚進行對比研究。結果顯示,經受了微重力環境的斑馬魚幼魚的鰓弓發生了變化,在數月時間裡,它們頭骨的基骨發生了彎曲,大腦的前庭系統也存在許多缺陷,導致它們過早死亡。


2010年,曾經跟隨美國宇航局STS-131任務組完成太空飛行的16隻小鼠出現了卵巢萎縮癥狀。科學家推斷,它們的生殖系統已「關閉」,這意味著太空環境對生物生殖和發育有嚴重影響。


上述實驗都是在卵子受精形成受精卵或胚胎的情況下進行的。如果是人類在太空生育,在微重力環境下,精子與卵子結合存在難度,精子進入女性體內比較困難且有可能造成宮外孕。


2、輻射 輻射對生育的影響尚沒有在動物身上進行過,更不用提在人身上進行實驗了。不過,可以比照的實驗是作物的太空育種。太空育種也是在輻射和微重力條件下進行的。


太空輻射的輻射源包括宇宙射線和太陽風暴的各種電子、質子、低能重離子和高能重離子等,如伽馬射線。輻射能非常顯著地引起DNA分子的雙鏈斷裂和細胞膜結構改變,導致基因的缺失、錯位、重複等,伽馬射線主要導致生物系統遺傳物質的損傷,如突變、腫瘤形成、染色體畸變、細胞失活、發育異常等。在微重力條件下,輻射對作物種子的誘變作用將會加強。

輻射和微重力會造成作物種子的DNA突變又是隨機的,誘變方向具有不確定性。有的種子可產生有益突變,形成高產、優質、早熟、多抗的良種。但是,更多的種子是產生不良突變。



女航天員返回地面後 需一段時間才能生育



由於微重力和強輻射,人在太空生育肯定會造成對胎兒的損害,後代產生畸形的概率要大得多。


正因為如此,現在航天員尤其是女航天員在返回地面後,都要經過一段時間的休息和恢復後才能生育,以避免太空環境對後代的影響。現在,中國首位女航天員劉洋已經做了母親。為了避免太空環境對人類生育的影響,在選拔女航天員時有三種模式,一種是已婚已育,一種是已婚未育,還有一種是未婚未育。

在進入最後一輪選拔的6名女航天員候選人中,包括劉洋在內有5人尚未生育。但是,劉洋被選中擔任航天任務還有一個自身的年齡問題,即瀕臨女性生育的高齡階段。劉洋是2012年6月16日隨神舟九號載人飛船升空的,當時劉洋已經34歲。劉洋是2014年8月生產的,也符合以前國際女航天員參加航天任務後生孩子的時間,即一年之後生育比較好。蘇聯第一位女航天員捷列什科娃完成一次航天飛行回到地球5個月後,與同是航天員的尼古拉耶夫於1963年11月3日結婚,在1964年6月10日生下一名健康的女孩。1984年在太空行走的第一位蘇聯女宇航員斯韋特蘭娜·薩維茨卡婭返回地球一年半後,也「喜得貴子」。


劉洋孕育孩子時已35歲。克服了高齡和太空環境的不利因素,劉洋成為母親確實是一件值得恭賀的事,但更重要的是這本身就證明,只要保護嚴格,如身穿防輻射的太空服,短期失重的太空環境不會對人的健康和女性的生育造成不利影響。


迄今已有近60名女航天員一次或多次進入太空,占整個航天員的10%以上,見諸於報道的女航天員產下的都是健康孩子,說明太空生活對女航天員生理不會造成什麼影響。但是,也有語焉不詳的消息稱,女航天員上天后回來短期內懷孕可能會受到影響,國外也有過女航天員返回地面懷孕後流產或者產下畸形嬰兒的先例。


女航天員的婚育是一個需要進一步深入研究的領域,人類要克服太空的不利環境成功生育,還有很長的路要走。(文/張田勘)

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