Khi một sứ mệnh cung cấp của SpaceX gần đây đã đến thăm Trạm Vũ trụ Quốc tế , 5.800 pound (2.631 kg) hàng hóa của nó bao gồm thiết bị để nghiên cứu giông bão từ vị trí thuận lợi của không gian và trồng rau trên quỹ đạo - loại thứ mà bạn mong đợi các phi hành gia cần cho nghiên cứu của họ. Nhưng bên trong những món đồ đó là một thứ gì đó khác thường hơn - những thùng chứa mẫu tinh trùng đông lạnh từ 12 người hiến tặng ẩn danh, lấy từ một ngân hàng tinh trùng ở California, cùng với sáu mẫu tinh trùng từ những con bò đực giống.
Những mẫu đó sẽ được sử dụng trong một thí nghiệm đã được lên kế hoạch, Micro-11 . Các phi hành gia sẽ làm tan băng tinh trùng và thêm các hóa chất giúp kích hoạt chuyển động và chuẩn bị cho quá trình kết hợp với trứng. Sau đó, họ sẽ đặt tinh trùng dưới kính hiển vi, để họ có thể quay video cảnh tinh trùng bơi. Ngoài ra, họ sẽ thực hiện các bài kiểm tra hóa học. Trong khi đó, trở lại Trái đất, các nhà nghiên cứu khác sẽ thực hiện các thử nghiệm tương tự trên các mẫu tinh trùng giống hệt nhau để so sánh.
Capacitation là chìa khóa
Thí nghiệm được thiết kế để vận động nghiên cứu tinh trùng - có nghĩa là, khả năng di chuyển và bơi - trong không trọng lực điều kiện và mức độ thành công họ đang ở kích hoạt những thay đổi sinh lý gọi là capacitation , cho phép họ thâm nhập và thụ tinh cho trứng, theo này bài viết từ trang web của NASA. Thông tin đó có thể giúp trả lời câu hỏi liệu con người có khả năng sinh sản nếu họ định cư trong các thuộc địa trong tương lai trên Mặt trăng hoặc sao Hỏa, hoặc nếu họ mạo hiểm trong những chuyến hành trình dài hơn vào vũ trụ.
Joe Tash , giáo sư danh dự tại Khoa Sinh lý học Phân tử và Tích hợp tại Trung tâm Y tế Đại học Kansas , giải thích: “Nếu bạn không có tinh trùng khỏe mạnh, bạn có nguy cơ thực sự tồn tại nhiều thế hệ trong không gian . Tash là nhà khoa học chính trong việc phát triển thử nghiệm và tiếp tục tham gia với tư cách là nhà tư vấn.
NASA đã tiến hành nghiên cứu về sinh học không gian sinh sản và phát triển từ những năm 1990, theo một email từ các nhà nghiên cứu tại Trung tâm Nghiên cứu Ames của NASA ở Thung lũng Silicon của California, những người tham gia vào nghiên cứu Micro-11. Trong một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences ngày 14 tháng 3 năm 1995, ví dụ, những con ếch cái trên tàu con thoi đã được kích thích rụng trứng để trứng của chúng có thể được thụ tinh. Nghiên cứu đã chứng minh rằng chuyển động quay do trọng lực của hợp tử, tế bào được hình thành do sự kết hợp giữa tinh trùng và trứng, là không cần thiết để phát triển một con nòng nọc bơi tự do với cơ thể bình thường.
Micro-11 đánh dấu lần đầu tiên tinh trùng của con người - ngoài những tinh trùng bên trong cơ thể các phi hành gia nam - được phóng vào không gian, mặc dù đã có những nỗ lực nghiên cứu trước đó liên quan đến tinh trùng động vật. Quay trở lại những năm 1980, các nhà nghiên cứu Đức đã phóng tinh dịch bò tót vào không gian trên một tên lửa dưới quỹ đạo khiến chúng không trọng lượng trong một phút rưỡi, điều này đã được ghi lại trên video, Tash nói. Sau đó, vào năm 1997, Tash và các đồng nghiệp đã gửi mẫu tinh trùng của nhím biển trong hai sứ mệnh tàu con thoi. Trong hai thí nghiệm đó, không thể quay video dưới kính hiển vi, vì vậy thay vào đó, họ xem xét quá trình truyền tín hiệu, cơ chế phân tử bên trong tế bào tinh trùng cho nó biết khi nào bắt đầu vặn vẹo đuôi.
Kết quả nghiên cứu của Đức và nghiên cứu năm 1997 của Tash đều phát hiện ra rằng tinh trùng thực sự bơi nhanh hơn trong môi trường không trọng lực so với khi chúng ở trên Trái đất. Nhưng trong một thí nghiệm của Tash, ông đã phát hiện ra điều gì có thể là trở ngại lớn cho việc sinh sản trong không gian. Khi tinh trùng của nhím biển tiếp xúc với các hợp chất hóa học được gọi là peptide sẽ được trứng tiết ra, tín hiệu kích hoạt khả năng - một phần thiết yếu của quá trình sinh sản - xảy ra chậm hơn nhiều.
Theo Tash, thí nghiệm Micro-11 sẽ thu thập dữ liệu về tác động của vi trọng lực đến bơi lội và khả năng vận động trong các thử nghiệm riêng biệt.
Phơi nhiễm bức xạ là một vấn đề
Nhưng vi trọng lực không phải là yếu tố duy nhất có thể ảnh hưởng đến sự sinh sản trong không gian. Bên ngoài Vành đai Van Allen che chắn Trái đất khỏi các hạt năng lượng cao từ không gian, việc tiếp xúc với bức xạ có thể tạo ra các vấn đề nghiêm trọng. Một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Reproduction ngày 20 tháng 5 năm 2017 cho thấy việc tiếp xúc với các hạt tích điện loại này được tìm thấy trong không gian đã làm hỏng buồng trứng của chuột cái.
Tác giả tương ứng của nghiên cứu, Ulrike Luderer , viết trong một email : “Nghiên cứu của chúng tôi phát hiện ra rằng nguồn dự trữ hữu hạn của nang noãn bị cạn kiệt khi tiếp xúc với oxy tích điện hoặc các hạt sắt, những thành phần của tia vũ trụ thiên hà” . Cô là giáo sư Y khoa, Sinh học Tế bào và Phát triển, và Y tế Công cộng tại Đại học California, Irvine. "Tổn thương này là không thể phục hồi và sẽ dẫn đến suy buồng trứng sớm (mãn kinh sớm)."
Ngoài ra, Luderer cho biết các nghiên cứu trên người và động vật cung cấp bằng chứng cho thấy việc tiếp xúc với bức xạ gamma và các hạt sắt tích điện làm giảm khả năng di chuyển của tinh trùng.
Nhưng ngay cả khi có thể thụ thai trong không gian, việc mang thai và sinh con có thể gặp vấn đề. Kris Lehnhardt , một giảng viên cao cấp tại Trung tâm Y học Không gian của Đại học Y khoa Baylor, cho biết trong một email rằng không biết phôi thai sẽ phát triển tốt như thế nào trong môi trường không gian, hay liệu có khả năng sinh tự nhiên hay không.
Bây giờ, điều đó thật thú vị
Theo NASA , tổng cộng có 53 phụ nữ khác nhau, bao gồm phi hành gia, nhà du hành vũ trụ, chuyên gia tải trọng và công dân nước ngoài đã bay trong không gian.