Колонизация космоса под угрозой: невесомость сбивает «навигацию» сперматозоидов

Исследование учёных Университета Аделаиды (Австралия), опубликованное сегодня в журнале Communications Biology, впервые показало, что микрогравитация существенно нарушает навигационные способности сперматозоидов. Это означает проблемы с зачатием не только в пространстве, но также в колониях на Луне и Марсе. По сути, если не будут найдены пути избежать этой напасти, колонизация человечеством космоса провалится.

Для экспериментов учёные применили такую установку, как 3D-клиностат. За счёт двух осей вращения внутри ёмкости для образцов в клиностате попеременно меняется вектор силы тяжести, что создаёт эффект, похожий на её отсутствие. Учёные поместили в клиностат образцы спермы человека и двух других млекопитающих и подвергли их имитации невесомости. Затем сперматозоиды пропустили через специальный лабиринт, имитирующий женские репродуктивные пути.

Несмотря на то, что подвижность клеток практически не изменялась, в условиях микрогравитации путь к «цели» преодолело значительно меньше сперматозоидов, чем в условиях обычной земной гравитации. Это первое исследование, которое оценивало именно способность сперматозоидов ориентироваться в пространстве, а не только передвигаться в невесомости. Они фактически вели себя как слепые котята, не понимая, куда им надо плыть.

Первый автор работы доктор Николь Макферсон (Nicole McPherson) подчеркнула, что гравитация, как оказалось, играет важную роль в ориентации сперматозоидов. Добавление гормона прогестерона, который естественным образом выделяется яйцеклеткой, частично помогло человеческим сперматозоидам преодолевать негативный эффект дезориентации в микрогравитации и лучше ориентироваться. Это может помочь решить проблему с репродуктивностью в космосе, хотя требует проведения дополнительных исследований.

В экспериментах на мышах четырёхчасовое воздействие микрогравитации приводило к снижению частоты успешного оплодотворения на 30 %. При более длительном воздействии (от четырёх до шести часов и дольше) наблюдались задержки развития эмбрионов, а в некоторых случаях — уменьшение количества клеток, формирующих плод на самых ранних стадиях. Авторы отмечают, что репродуктивный процесс в космосе оказывается значительно сложнее, чем предполагалось ранее.

Несмотря на выявленные проблемы, многие эмбрионы всё равно развивались нормально, что даёт надежду на возможность размножения в космосе. Исследователи подчёркивают необходимость дальнейших работ: изучения влияния разной гравитации (Луна, Марс), пороговых эффектов и систем искусственной гравитации. Это важно для подготовки к долгосрочным космическим миссиям и колонизации других планет. Без решения этой проблемы колонизация космоса будет либо затруднена, либо невозможна.