Pe măsură ce omenirea explorează frontierele de dincolo de graniţele Pământului, făcând primii paşi spre stele, încep să apară noi întrebări despre viitorul speciei umane. Un lucru care nu a fost încă testat este înmulţirea speciei. Vom putea noi oamenii să continuăm să ne reproducem şi să creştem în mediul de microgravitaţie şi radiaţii de dincolo de atmosfera Pământului? Potrivit unui nou experiment, răspunsul sugerează că ar putea fi posibil. Un experiment efectuat pe Staţia Spaţială Internaţională (SSI) sugerează că dezvoltarea embrionară timpurie nu este afectată de condiţiile de gravitaţie redusă şi de radiaţii puternice.
Pentru prima dată, embrioni de mamifere au fost cultivaţi şi crescuţi în spaţiu, la bordul mediului de microgravitaţie al SSI, care orbitează în jurul Pământului la aproximativ 400 de kilometri deasupra suprafeţei planetei, pentru a explora dacă ar putea fi sigur pentru oameni să rămână însărcinaţi în spaţiu.
În cadrul unui experiment conceput şi condus de specialistul în biologie moleculară, Teruhiko Wakayama de la Universitatea din Yamanashi, din Japonia, rezultatele arată că embrionii de şoarece pot, cel puţin iniţial, să supravieţuiască într-un mediu din spaţiu.
Blastocişti de şoarece care au fost dezvoltate în microgravitaţie. (Wakayama et al., iScience, 2023). Blastocistul este o etapa in evolutia embrionului, care se formeaza la 5-6 zile dupa fertilizarea ovocitului de catre spermatozoid, şi este un embrion cu 60-100 de celule care conţine şi o porţiune plină cu lichid.
„Există posibilitatea dezvoltării unei sarcini în timpul unei viitoare călătorii pe Marte, deoarece va fi nevoie de mai mult de şase luni pentru a ajunge acolo", a declarat Wakayama pentru New Scientist.
„Facem cercetări pentru a ne asigura că vom putea avea copii în siguranţă dacă va veni acel moment", a precizat omul de ştiinţă.
Întrebarea dacă un făt de mamifer s-ar putea dezvolta în microgravitaţie este una pe care oamenii de ştiinţă şi-o pun de ceva vreme.
În 2009, o echipă condusă de Wakayama a descoperit că microgravitaţia simulată avea un efect dăunător asupra dezvoltării embrionare - ovulele puteau fi fertilizate în microgravitaţie, dar implantarea ovulelor fertilizate a fost ceva mai puţin reuşită.
Cel mai recent efort al echipei s-a concentrat nu pe fertilizare sau implantare, ci pe dezvoltarea timpurie a embrionului.
Cercetătorii au fertilizat embrioni de şoarece şi i-au dezvoltat până la stadiul de două celule, i-au congelat şi i-au trimis pe SSI pentru a fi decongelaţi şi cultivaţi de către astronauţi într-un aparat special conceput în acest scop.
Pe parcursul a patru zile, astronauţii au cultivat embrionii, conservându-i în paraformaldehidă la finalul experimentului pentru a fi trimişi înapoi pe Pământ şi analizaţi de echipa lui Wakayama.
Embrionii au fost crescuţi timp de doar patru zile, deoarece pot supravieţui doar atât timp în afara uterului, spune Wakayama.
Echipa sa a studiat embrionii care s-au întors pentru a vedea dacă dezvoltarea lor a fost afectată de expunerea la radiaţii mai puternice şi la gravitaţia scăzută - cunoscută sub numele de microgravitaţie - din spaţiu.
Au existat mai multe seturi de embrioni. Unul a fost cultivat pe Pământ, într-un mediu gravitaţional, pentru a servi drept exemplar de control. Un al doilea grup de control de pe SSI a fost cultivat în condiţii de gravitaţie terestră simulată, şi a existat un grup de experiment în microgravitaţie.
Embrionii nu au prezentat semne de deteriorare a ADN-ului ca urmare a expunerii la radiaţii, probabil pentru că au fost în spaţiu doar pentru o perioadă scurtă de timp.
De asemenea, aceştia au prezentat o dezvoltare structurală normală, inclusiv diferenţierea în două grupuri de celule care formează baza fătului şi a placentei.
Aceasta a fost o descoperire importantă, deoarece anterior se credea că microgravitaţia poate afecta capacitatea embrionilor de a se separa în aceste două tipuri de celule diferite, spune Wakayama.
Rata de supravieţuire a ambelor grupuri la bordul SSI a fost mai mică decât rata de supravieţuire pe Pământ, dar acei embrioni care au supravieţuit s-au dezvoltat normal, au constatat cercetătorii.
Deşi rata de supravieţuire a fost semnificativ mai mică în spaţiu, faptul că unii embrioni au supravieţuit este un semn încurajator, spunb oamenii de ştiinţă.
De asemenea, au existat şi alţi factori, în afară de gravitaţie, care ar fi putut contribui la rata scăzută de supravieţuire în spaţiu.
Potrivit cercetătorilor, embrionii cultivaţi în condiţii de microgravitaţie s-au dezvoltat în blastocişti cu un număr normal de celule, masă celulară internă, trofectoderm (un strat de celule pe marginea exterioara a unui blastocist din care se va forma viitoarea placentă) şi profiluri de expresie genetică similare cu cele cultivate sub control artificial-1 g pe Staţia Spaţială Internaţională şi sub control la sol-1 g, „ceea ce a demonstrat în mod clar că gravitaţia nu a avut un efect semnificativ asupra formării blastocistului şi diferenţierii iniţiale a embrionilor de mamifere".
Însă mai sunt încă multe de făcut pentru a determina dacă este recomandabilă o sarcină în spaţiu.
Cercetarea nu a luat în considerare efectele radiaţiilor, care sunt mult mai mari în spaţiu decât pe Pământ.
De asemenea, dezvoltarea a fost oprită în stadiul de blastocist. Nu se ştie dacă dezvoltarea in utero ar duce la rezultate diferite.
Blastocişti de şoarece care au fost crescuţi la bordul Staţiei Spaţiale Internaţionale. (Wakayama et al., iScience, 2023)
În plus, experimentele care implică rozătoare gestante arată că prezenţa în spaţiu în timpul etapelor critice de gestaţie poate împiedica, de exemplu, dezvoltarea vestibulară.
Descendenţii rozătoarelor care au zburat în spaţiu au prezentat, de asemenea, o rată mai mare de complicaţii de sănătate.
Iar un studiu din 2005 a constatat că sarcini gravitaţionale sunt necesare pentru dezvoltarea normală a aparatului musculo-scheletic al fătului.
Cercetătorii spun că în baza studiilor existente şi a noilor rezultate se poate spune că reproducerea mamiferelor în spaţiu este posibilă, dar ar putea fi oarecum afectată.
Însă, numărul de blastocişti obţinuţi în urma experimentului de la bordul SSI nu a fost abundent şi nu s-a putut confirma impactul asupra urmaşilor, „deoarece nu am produs urmaşi din embrioni dezvoltaţi în spaţiu", au scris autorii studiului.
Cu toate acestea, nu se ştie încă dacă naşterea unui pui de şoarece sau a unui copil uman la termen ar fi dificilă în condiţii de microgravitaţie, au scris autorii.
Nu este clar dacă etapele ulterioare de dezvoltare a embrionului ar fi perturbate de prezenţa în spaţiu, dar un studiu anterior care a trimis şobolani gestanţi în zboruri spaţiale NASA timp de 9 până la 11 zile în a doua jumătate a sarcinii lor a constatat că aceştia au dat naştere unor pui cu o greutate tipică atunci când s-au întors pe Pământ, ceea ce sugerează că puii s-au dezvoltat normal.
Echipa plănuieşte acum să testeze dacă embrionii de şoarece care au fost trimişi pe SSI şi apoi întorşi pe Pământ se pot implanta în şoareci femele şi se pot dezvolta în urma lor în urmaşi sănătoşi.
Acest lucru va oferi indicii suplimentare despre viabilitatea embrionilor expuşi la radiaţii spaţiale şi microgravitaţie.
Studiul reproducerii mamiferelor în spaţiu este esenţial pentru a începe era spaţială, ceea ce face necesară studierea şi clarificarea efectului mediului spaţial înainte ca SSI să nu mai fie operaţională, au mai scris autorii.
Cercetătorii ar dori, de asemenea, să testeze dacă sperma şi ovulele de şoarece trimise pe SSI pot fi folosite pentru a crea embrioni prin FIV în spaţiu.
Cercetarea a fost publicată vineri, în revista iScience.
