一项新的研究表明,健康的“太空幼崽”是由冻干的老鼠精子诞生的,这些精子在国际空间站(ISS)上绕地球运行了近六年。
这是个好消息,因为国际空间站上的 DNA 损伤辐射强100倍以上比地球。 在仍然受到地球磁场屏蔽的部分辐射的国际空间站之外,辐射甚至更强。
作者在论文中写道:“在‘太空时代’到来之前,研究太空辐射不仅对生物体而且对子孙后代的影响非常重要。”
“太空辐射可能会对细胞造成 DNA 损伤,并引发深空探索后后代突变遗传的担忧。”
如果人类精子在太空中具有类似的弹性,并且如果地球在未来变得不适合居住,那么冻干精子可能会在太空殖民地的重建中发挥作用。
作为潜在的世界末日未来促使人类超越地球边界,寻找太空中可能存在的宜居行星或卫星,研究人员正在试图了解太空辐射是否会损害哺乳动物和其他动物的生命。脱氧核糖核酸并使其不可能复制并让人类得以生存。
(若山照彦/山梨大学)
多于:精子受精后,胚胎在实验室中正常发育,精子被冷冻干燥并储存在太空中。 这里看到的是八细胞阶段的它们。
作者写道,但没有简单的方法来研究空间辐射对生物材料的长期影响。
将活体动物或细胞带到最近的此类研究太空中心国际空间站很困难,因为这些细胞需要不断维护。
该论文称,大多数关于太空辐射影响的研究并不是在太空中进行的,而是在模拟太空的条件下进行的。
这是一个挑战,因为空间辐射包含多种高能粒子? 例如太阳风、太阳宇宙线和银河宇宙线? 无法在地球上复制。
在这项新研究中,日本研究人员发现了一种研究哺乳动物精子辐射的新方法。
研究人员对小鼠精子进行冷冻干燥,这种技术可以使精子在室温下保存一年多。
这使得该团队能够在不需要冰箱的情况下将精子发射到国际空间站。 据该论文称,通过使用“轻而小”的安瓿来储存精子,对精子进行脱水也可以降低发射成本。
这些精子于 2013 年 8 月被发射到国际空间站,抵达后宇航员将它们储存在 -139 华氏度(零下 95 摄氏度)的冰箱中。
有些样本在九个月后返回,有些样本在两年零九个月后返回,最后一个样本在五年零十个月后返回? 国际空间站保存时间最长的生物样本。
9 个月后,研究人员发现精子 DNA 和雄配子核的损伤比健康对照者稍多,但受精率和出生率相似,他们在 2017 年发表在《自然》杂志上的一篇论文中报告说。美国国家科学院院刊。
长期空间效应
在这项新研究中,研究人员检查了其余的精子样本。
他们使用了所谓的“塑料核径迹探测器”(一种由对带电粒子敏感的聚合物制成的装置)和“热释光剂量测定法”(一种吸收和捕获辐射能量以计算出精子吸收了多少辐射的装置)。
然后他们测试了精子细胞核的 DNA 损伤程度。
他们发现精子每天吸收约 0.61 毫西弗 (mSv)。 相比之下,NASA 对宇航员在近地轨道暴露于辐射的限制约为 50 mSv/年,或 0.14 mSv/天,根据美国宇航局。
研究人员发现,在国际空间站上的长期储存并没有显着损害精子中的 DNA。
将精子重新水化后,他们将其注射到雌性小鼠体内,发现这些小鼠生下了八只健康的幼崽。
与对照组相比,这些幼崽没有表现出基因表达差异? 八只幼崽是由在地球上以同样方式保存的精子产下的。
“到目前为止,这是唯一用于检查空间辐射对下一代影响的方法,”作者写道。
研究人员还用冷冻干燥的小鼠精子X光检查在地球上,发现暴露于这种辐射的精子仍然可以产生健康的幼崽。
研究人员指出,尽管 X 射线与太空辐射造成的 DNA 损伤存在差异,但他们估计冻干的小鼠精子可以在国际空间站上保存 200 多年,然后才变得无法存活。
不过,目前尚不清楚这些结果如何转化为人类胚胎。
冻干的精子对太空辐射表现出“很强的耐受性”。 作者推测这可能是由于冷冻细胞内缺乏水分子所致。 研究人员写道,辐射被认为会通过自由基引起 DNA 损伤,自由基是高能粒子与细胞内水分子相互作用时产生的。
尽管如此,国际空间站并不是深空的一个很好的例子,因为它仍然在地球的保护磁场内运行。 研究表明,来自深空的密集电离粒子辐射可能会对细胞造成更多的 DNA 损伤。
此类实验可以在美国宇航局计划的月球轨道平台网关(一个无人驾驶的平台)中重现。月亮-轨道站,他们写道。
更重要的是,如果这种方法被证明是保存精子或生殖细胞的可靠方法,“在遥远的未来,地下储存研究人员写道:“熔岩管等地方可能是长期或永久保存的最佳地点之一,因为它们的温度非常低,厚厚的基岩层可以防止太空辐射,并且完全远离地球上的任何灾难。”
“这些发现对于人类进入太空时代至关重要。”
研究结果于周五(6 月 11 日)发表在该杂志上科学进步。
相关内容: