太空生子什么时候才能实现?

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埃隆·马斯克每次开新公司总是从图的最右边开始确定目标,然后一直推导到左边

太空生子什么时候才能实现?插图(1)

通常在一个行业变得热门之前,并不是缺乏让其“燃烧”起来的“木头”,而是缺乏可以“燎原”的“火星”——总有一些技术上的短板阻止一个行业的快速起飞。所以,马斯克建造一家公司的核心初期战略都是创造能“点燃”整个行业的“火星”。

而说到“火星”,不得不让人想起马斯克的“殖民火星大计划”,当然,此“火星”非彼“火星”。殖民“火星”一直就是他的目标,这一点从他2002年成立SpaceX公司起就未改变过。

那么殖民火星的一大重要因素是什么呢?繁衍后代。

2018年4月初搭乘SpaceX公司的猎鹰9号火箭的龙飞船升空,飞船上除了有一批补给品,还包括12个男人的冷冻精液。这是第一次人类精液在太空进行实验。此前,包括青蛙、蝾螈、海胆、海蜇、蜗牛、青鳉鱼等若干动物,已经成功在太空中繁殖。

但对人类来说,想在太空繁衍生命就没那么容易了。

太空繁衍有多难?缺乏重力和宇宙辐射使其步履维艰

根据牛顿第三定律,力的作用是相互的。你在太空中接触一个物体,就会给它一个力,改变它的速度和方向。所以,在太空中,两个人即使只是相互拍下肩膀,双方也会被弹向两个方向,直至碰到其他物体。

在这里重点解释一下太空辐射。太空辐射是一种包含伽马射线、高能质子和宇宙射线的特殊混合体。在电影《绿巨人》中,由于伽马射线的辐射使班纳博士的肌肉组织、结缔组织、神经组织发生了异化,一旦愤怒,他就会化身为绿巨人浩克。

在现实生活中,可能不会发生这种事。如果将太阳作为参照物,那么伽马射线在几分钟内释放的能量相当于万亿年太阳光的总和,它强到可以把空气点燃,烧焦地球上的所有生物只需要几秒,可见宇宙环境有多恶劣。

人们在宇宙受到的辐射量超过在地球上的100倍,作为身体上最敏感的部位,生殖器官首当其冲。辐射会让精子发生突变。一项研究表明,来自太空辐射的带电氧离子和铁离子会对母鼠卵泡储备造成伤害,而雌性卵巢内的卵泡又是有限的,长时间暴露在辐射下会对大脑造成永久伤害。

那么怎么办呢?

见微知著,从更小的单位研究起

1. 精液

2013年8月,日本的研究人员利用日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)的货运航天器,将冷冻干燥精子样本送上国际空间站。在待了288天之后,样本随着火箭回到地球。研究者用这些精子对实验室的小鼠产生的卵子进行体外受精和胚胎移植。经历19天的孕育后,研究人员对小鼠实施剖腹手术,使其生下健康的小鼠。

其实,小鼠在某种程度上存在DNA的损伤,但这些DNA损伤并没有影响到后代,也没有通过性状表达出来,甚至当第二代小鼠在生育第三代时也表现正常。

这是人类首次在哺乳动物中完成类似的实验,而在对人的精液进行研究时,国际空间站上的科学家解冻并激活精液样本,然后观测精子活力与精卵结合的情况。这里需要理解精子获能的概念,即精子获得穿透卵子透明带的过程,只有经历了这个过程,卵子才能完成受精。现阶段需要搞清楚两个问题:微重力对精子活力的影响及在微重力下能否完成精子获能。

早前有研究证明,缺乏重力会干扰精子的正常功能。然而,即便精子细胞本身功能正常,它们能否在太空中和卵子结合依然成谜,现阶段对精子活动的探索依然处于极早期阶段。

2. 胚胎干细胞

2017年4月,天舟一号货运飞船在太空开展人的胚胎干细胞分化为生殖细胞的实验,该项目负责人为清华大学医学院教授纪家葵。该团队此前已研究证明,人的胚胎干细胞可分化培育出原始生殖细胞及类精子细胞。

该团队开发了一套荧光报告系统,将2008年获得诺贝尔奖的绿色荧光蛋白GFP嵌入到了一个名为VASA的基因之中——当细胞表达VASA基因的时候,荧光蛋白也同时会被激活表达,细胞就会发出绿色的荧光,以此来判断人类胚胎干细胞是否分化出原始生殖细胞,并实时传输回地面,与地球上同时进行的对照实验比对。

该研究重点关注太空微重力环境下生殖细胞发育与成熟的基本规律,探索微重力、高辐射的环境对于人的生殖细胞有哪些影响,生殖细胞的分化是否会因此而滞后或者效率降低。

2015年NASA的研究结果表明,太空微重力环境影响了小鼠拟胚体(EB)在太空的分化能力,抑制了谱系分化基因的表达,但这些未分化的EB在地面条件下培养却能够进一步分化。

这一系列的研究为后续的研究提供理论依据和技术支持。然而,不管是研究精液还是胚胎干细胞,终究是很早期的研究,最后即使能受孕,接下来该如何发育依然是需要探索的问题。

受精卵可以在太空发育吗?

初中生物教科书中曾讲到过太空育种,简单说就是让很多植物种子搭载火箭进入太空,在太空高能粒子辐射、微重力、高真空等条件下让植物种子发生遗传变异,然后经过挑选留下人类想要的品种筛选育种。但实际情况是,将一大批种子带到太空,只有少部分种子能结出又红又大的果子,绝大部分的变异都不是人类所需要的。

人的对称生长与地球上的重力有很大的关系,在强大的辐射环境中能孕育出什么样的宝宝,这个问题恐怕连绿巨人本人都难以回答。植物变异畸形的种子会即刻销毁,但人的受精卵在伦理上并不被允许这样做,那应该怎么办呢?显然这涉及很多问题。

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