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在太空造人 可能性有多大?

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发表于 2016-5-20 11:57 | 显示全部楼层 |阅读模式

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[摘要]在太空生育必须克服两个主要难题,微重力和强辐射。目前,人类心仪的火星移民按现有的航天飞行器速度平均需要200多天,在移民途中和到了火星,人类都面临着孕育后代的任务。

顺利完成12天太空飞行后,4月18日下午,中国首颗微重力科学实验卫星“实践十号”回收舱于16时30分准确降落在内蒙古四子王旗预定着陆区域。回收舱携带有小鼠胚胎等“乘客”,着陆状态正常、外观良好,卫星搜索回收任务顺利完成。这是世界上第一次实现哺乳动物胚胎在太空发育。

太空胚胎发育实验 目前已进行20年

“实践十号”科学实验卫星的重要研究项目之一,是把6000余枚小鼠早期胚胎带上了太空,小鼠早期胚胎在太空中顺利完成从2个细胞到囊胚的全程发育。这个研究是中国科学院动物研究所研究员段恩奎等人主持进行的,目的是探索未来在太空环境中,人类能否正常生活、繁衍后代,空间微重力和辐射等特殊环境会不会对生殖造成不良影响。

太空是一个迥然不同于地球的环境,表现为微重力、强辐射(包括伽马射线、高能质子、宇宙射线)和高真空,这样的环境显然对生育不利,会导致生物基因产生种种突变,如染色体缺失、基因重复、易位、倒置等。过去的研究已证明,太空环境不利于生育。1996年,美国人捷足先登,把49枚小鼠胚胎(2个细胞)放到哥伦比亚航天飞机送上太空,结果无一发育。2006年,中国科学院动物研究所的段恩奎团队利用我国“实践八号”育种卫星留轨舱,把小鼠胚胎(4个细胞)送上太空进行发育实验,首次获取了太空中的小鼠胚胎图片,遗憾的是它们在太空未能完成发育。

中国研究人员此次的研究获得了初步成功,第一次证明哺乳动物早期胚胎在太空微重力条件下,完全可以发育到囊胚阶段,而且,发育的时间与在地面上的时间基本一致。这次的研究是在“实践十号”上装载安放小鼠胚胎的装置,这些装置在发射前8小时最后一个装上卫星,以最大程度缩短在地面停留的时间;在转运及装载过程中要求不能断电超过20分钟,以保证它的状态。实际上在装载过程中只断电了12分钟。

进行发育实验的小鼠胚胎被分为4个单元,卫星入轨后每4小时照相一次,记录它们的状态,直到96小时为止。在72小时左右,2个细胞胚胎就发育到囊胚,和地面上时间基本一致。但是,这并不意味着太空造人就可行,原因在于,除了这是动物实验外,这次发育到囊胚阶段的胚胎并未植入到小鼠子宫发育,发育成囊胚的胚胎如果没有及时在母体子宫着床,就会慢慢死亡。

下一步的研究是,短时间回收在太空发育的胚胎,如3天内带回地面植入小鼠子宫中发育,看其是否能孕育成后代。当然,也可以在太空环境中把胚胎植入小鼠子宫,看其是否能孕育并分娩。更直接的研究是把小鼠带入太空环境,看看它们能否交配和怀孕并生下后代。还有一个办法是,在地面上待小鼠怀孕后再放置到太空飞船或卫星上并送到太空,看其能否正常孕育和分娩后代。

微重力和强辐射 太空生育两大难

在太空生育必须克服两个主要难题,微重力和强辐射。目前,人类心仪的火星移民按现有的航天飞行器速度平均需要200多天,在移民途中和到了火星,人类都面临着孕育后代的任务。

1、微重力 一些研究人员在地球上模拟太空的微重力环境进行过动物实验。加拿大圣文森特山大学生物学家塔玛拉·弗朗兹·奥顿纳尔带领的团队,把斑马鱼的受精10-14个小时的受精卵放入一个微重力状态的生物反应器中,以观察这些受精卵发育成后代的骨骼及头骨中软骨的生长。当受精卵孵化成幼鱼时,研究人员将这些斑马幼鱼染成蓝色,并将它们与那些未在微重力环境下生活的幼鱼进行对比研究。结果显示,经受了微重力环境的斑马鱼幼鱼的鳃弓发生了变化,在数月时间里,它们头骨的基骨发生了弯曲,大脑的前庭系统也存在许多缺陷,导致它们过早死亡。

2010年,曾经跟随美国宇航局STS-131任务组完成太空飞行的16只小鼠出现了卵巢萎缩症状。科学家推断,它们的生殖系统已“关闭”,这意味着太空环境对生物生殖和发育有严重影响。

上述实验都是在卵子受精形成受精卵或胚胎的情况下进行的。如果是人类在太空生育,在微重力环境下,精子与卵子结合存在难度,精子进入女性体内比较困难且有可能造成宫外孕。

2、辐射 辐射对生育的影响尚没有在动物身上进行过,更不用提在人身上进行实验了。不过,可以比照的实验是作物的太空育种。太空育种也是在辐射和微重力条件下进行的。

太空辐射的辐射源包括宇宙射线和太阳风暴的各种电子、质子、低能重离子和高能重离子等,如伽马射线。辐射能非常显著地引起DNA分子的双链断裂和细胞膜结构改变,导致基因的缺失、错位、重复等,伽马射线主要导致生物系统遗传物质的损伤,如突变、肿瘤形成、染色体畸变、细胞失活、发育异常等。在微重力条件下,辐射对作物种子的诱变作用将会加强。

辐射和微重力会造成作物种子的DNA突变又是随机的,诱变方向具有不确定性。有的种子可产生有益突变,形成高产、优质、早熟、多抗的良种。但是,更多的种子是产生不良突变。

女航天员返回地面后 需一段时间才能生育

由于微重力和强辐射,人在太空生育肯定会造成对胎儿的损害,后代产生畸形的概率要大得多。

正因为如此,现在航天员尤其是女航天员在返回地面后,都要经过一段时间的休息和恢复后才能生育,以避免太空环境对后代的影响。现在,中国首位女航天员刘洋已经做了母亲。为了避免太空环境对人类生育的影响,在选拔女航天员时有三种模式,一种是已婚已育,一种是已婚未育,还有一种是未婚未育。

在进入最后一轮选拔的6名女航天员候选人中,包括刘洋在内有5人尚未生育。但是,刘洋被选中担任航天任务还有一个自身的年龄问题,即濒临女性生育的高龄阶段。刘洋是2012年6月16日随神舟九号载人飞船升空的,当时刘洋已经34岁。刘洋是2014年8月生产的,也符合以前国际女航天员参加航天任务后生孩子的时间,即一年之后生育比较好。苏联第一位女航天员捷列什科娃完成一次航天飞行回到地球5个月后,与同是航天员的尼古拉耶夫于1963年11月3日结婚,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苏联女宇航员斯韦特兰娜·萨维茨卡娅返回地球一年半后,也“喜得贵子”。

刘洋孕育孩子时已35岁。克服了高龄和太空环境的不利因素,刘洋成为母亲确实是一件值得恭贺的事,但更重要的是这本身就证明,只要保护严格,如身穿防辐射的太空服,短期失重的太空环境不会对人的健康和女性的生育造成不利影响。

迄今已有近60名女航天员一次或多次进入太空,占整个航天员的10%以上,见诸于报道的女航天员产下的都是健康孩子,说明太空生活对女航天员生理不会造成什么影响。但是,也有语焉不详的消息称,女航天员上天后回来短期内怀孕可能会受到影响,国外也有过女航天员返回地面怀孕后流产或者产下畸形婴儿的先例。

女航天员的婚育是一个需要进一步深入研究的领域,人类要克服太空的不利环境成功生育,还有很长的路要走。(文/张田勘)



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