人類(lèi)能在太空中繁衍后代嗎？

志蘭

有一件事是人人都擅長(zhǎng)的，那就是制造更多的人。我們是如此多產(chǎn)的嬰兒制造者，以至于現(xiàn)在已有70億人住在這個(gè)星球上。但我們的生殖能力可能很快就會(huì)受到考驗(yàn)。

無(wú)論是由于人口過(guò)剩、環(huán)境破壞還是僅僅為了探索，人類(lèi)都會(huì)將目光投向太空，希望完成地外殖民。但鑒于整個(gè)太空普遍存在的嚴(yán)酷輻射，再加之低重力環(huán)境帶來(lái)的挑戰(zhàn)，在太空繁衍后代這件事，說(shuō)起來(lái)容易做起來(lái)難。為此，科學(xué)家正努力解答人類(lèi)能否在太空中完成正常生殖過(guò)程這一問(wèn)題。

從20世紀(jì)60年代美國(guó)宇航局的雙子座計(jì)劃中，研究人員已經(jīng)了解到太空旅行可能對(duì)人體健康有害?？茖W(xué)家注意到，宇航員在進(jìn)入太空不到兩周后，他們腳上的骨密度減少了6%，肌肉萎縮的速度也變得更快。從那以后，我們了解到宇宙射線(xiàn)在太空和空間站內(nèi)無(wú)處不在，宇宙射線(xiàn)的危害巨大，會(huì)導(dǎo)致癌癥和組織疾病，還被證明會(huì)對(duì)DNA和神經(jīng)系統(tǒng)造成損害。

太空是一個(gè)充滿(mǎn)危險(xiǎn)的地方，即使對(duì)訓(xùn)練有素的宇航員來(lái)說(shuō)也是如此。那么，惡劣的環(huán)境會(huì)對(duì)脆弱的胚胎、胎兒和新生兒造成什么影響？首先，我們應(yīng)該考慮的是：它是如何影響我們的生殖系統(tǒng)的？答案在很大程度上仍然未知。科學(xué)家們甚至不知道女性是否能在太空中受孕，更不用說(shuō)孕育。

雖然在生理學(xué)上困難重重，但研究人員仍在試圖回答這個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題：如何在太空中創(chuàng)造健康的嬰兒？

小鼠的太空受精實(shí)驗(yàn)

要在太空中繁殖，每一步都不容易。

據(jù)我們所知，從來(lái)沒(méi)有人在太空發(fā)生過(guò)性行為，因?yàn)樘罩袔缀鯖](méi)有地心引力，想要抓著你的伴侶都很困難，更別說(shuō)讓功能完善的精子和卵細(xì)胞相遇，然后擦出懷孕的火花了，這需要大量細(xì)胞完美配合行動(dòng)。

幾十年來(lái)，科學(xué)家們一直致力于解開(kāi)太空生殖之謎?！疤崭?jìng)賽”結(jié)束后，宇航員們開(kāi)始把魚(yú)、蛔蟲(chóng)、青蛙和蠑螈帶進(jìn)太空軌道，以測(cè)試它們?cè)诘厍蛑獾姆敝衬芰ΑＡ钊苏痼@的是，它們都成功地生出了健康的后代。但在這個(gè)過(guò)程中，仍然有障礙橫在科學(xué)家面前。1979年，在一顆俄羅斯的衛(wèi)星上，雄性和雌性小鼠在18.5天的“太空旅行”中發(fā)生了令人驚訝的事情：它們要么未能成功受精，要么選擇不交配——這是地球上聞所未聞的嚙齒動(dòng)物禁欲的現(xiàn)象。隨后，小鼠試驗(yàn)的結(jié)果引起了廣泛的關(guān)注。

嚙齒類(lèi)動(dòng)物是哺乳動(dòng)物，它們的解剖學(xué)、生理學(xué)和基因與我們?nèi)祟?lèi)相似。西北大學(xué)婦產(chǎn)科研究副主任特蕾莎·伍德拉夫說(shuō)，小鼠與人類(lèi)非常相似，在它們懷孕早期發(fā)生的任何問(wèn)題都可能與人類(lèi)在妊娠中出現(xiàn)的問(wèn)題一樣。其他研究人員也表示同意。

日本山梨大學(xué)高級(jí)生物技術(shù)中心主任、遺傳學(xué)家若山照彥說(shuō)：“因?yàn)橹挥胁溉閯?dòng)物才有胎盤(pán)，因此要了解胎盤(pán)發(fā)育在太空中的影響，我們只有通過(guò)哺乳動(dòng)物試驗(yàn)?！痹谶^(guò)去的十年中，他一直在研究哺乳動(dòng)物（主要是小鼠）如何在太空中繁殖后代。由于引力對(duì)受精和胎兒的生長(zhǎng)都至關(guān)重要，因此若山照彥想要探究小鼠是否可以在微重力（類(lèi)似于空間站中重力水平）環(huán)境中受精。

2009年，若山照彥從小鼠身上提取出卵子和精子，然后將它們放到一個(gè)模擬微重力的裝置中。他觀(guān)察到精子會(huì)游向卵子，幾天后，胚胎從微重力環(huán)境被移植進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)重力下的小鼠母體中。若山照彥和同事們發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果喜憂(yōu)參半：雖然有很多發(fā)育正常的幼崽誕生，但也有大量胚胎在移植后出現(xiàn)了發(fā)育不良的情況。與正常情況相比，微重力環(huán)境下的小鼠胚胎更難成功繁育后代。

為了驗(yàn)證這些情況是否會(huì)在微重力與高輻射環(huán)境下重演，若山照彥向日本宇宙航空研究開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)提出申請(qǐng)，希望在國(guó)際空間站（ISS）重復(fù)上述研究。但這一次，宇航員將從活小鼠體內(nèi)提取精子和卵子，然后將體外受精的胚胎移植回小鼠體內(nèi)，這一切都是在微重力的條件下進(jìn)行的。這個(gè)計(jì)劃的難度相當(dāng)大，因?yàn)樾∈髲奈丛谔粘晒Ψ敝尺^(guò)。但是，它們的精子卻做到了。

若山照彥現(xiàn)在是美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）“太空幼崽”項(xiàng)目的首席研究員，他將小鼠精子冷凍干燥并保存在室溫下。2013年，三組凍干樣本被送往國(guó)際空間站，他將研究在空間站上呆了不同時(shí)間后的樣本的生存能力。與研究微重力作用下的受精和妊娠不同，這項(xiàng)工作將幫助分析空間輻射對(duì)雄性生殖細(xì)胞的影響。

若山照彥說(shuō)，由于國(guó)際空間站暴露于強(qiáng)輻射下，這可能會(huì)導(dǎo)致精子 DNA 分解，改變后代的遺傳物質(zhì)。雖然沒(méi)有太多的研究關(guān)注DNA受損的小鼠的健康狀況，但是他的研究逐漸給出了答案。

進(jìn)入國(guó)際空間站 9 個(gè)月后，其中一些精子顯示出輕微的DNA受損跡象，但它們?nèi)阅芾^續(xù)產(chǎn)下正常、健康的幼崽。若山照彥的團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在正在分析在國(guó)際空間站上飛行了3年的樣本。他們隨后將研究最后一批在太空生活了6年的樣本。

如果冷凍技術(shù)成熟，若山照彥計(jì)劃將冷凍的小鼠胚胎運(yùn)送到國(guó)際空間站，以研究下一個(gè)問(wèn)題：為什么它們不能在太空中完全發(fā)育。

從小鼠到火星人

小鼠可能是人類(lèi)在太空中繁殖的最佳模型之一，但盡管有相似之處，它們與真正的人類(lèi)還是相去甚遠(yuǎn)。

堪薩斯大學(xué)醫(yī)學(xué)中心的生殖生物學(xué)家約瑟夫·塔什指出，如果沒(méi)有功能完善的人類(lèi)精子和卵子，我們?cè)谔罩械闹趁駸o(wú)法長(zhǎng)時(shí)間維系。自 1996 年以來(lái)，他一直在與 NASA 合作。直到幾年前，他的研究也主要集中在太空飛行對(duì)小鼠和其他動(dòng)物的影響上。但在2018年4月，他使用了一種類(lèi)似若山照彥的方法，將冷凍精子送入太空——但是這次使用的是人類(lèi)的精子。

這項(xiàng)名為“微11”的實(shí)驗(yàn)從12名健康、有生育能力的男性身上收集了精子。在國(guó)際空間站的一個(gè)實(shí)驗(yàn)室里，宇航員將冷凍的樣本解凍，并將它們與一種化學(xué)混合物混合，從而誘使精子游動(dòng)。從本質(zhì)上說(shuō)，這種混合物的化學(xué)信號(hào)欺騙了精子，讓它們以為自己正朝著子卵游去。然后，宇航員用高倍顯微鏡拍攝精子的運(yùn)動(dòng)，試圖了解在太空中精子是否具備讓卵子受精的生理能力。

“沒(méi)有激進(jìn)的想法，很難在太空生存下去，即使有些想法目前看來(lái)會(huì)飽受爭(zhēng)議?！彼舱f(shuō)，“當(dāng)你在顯微鏡下觀(guān)察時(shí)，精子的外觀(guān)會(huì)發(fā)生各種變化。你可以看到精子使卵子受精所需要的非常特殊的頭部變化。當(dāng)精子接近目標(biāo)時(shí)需要加快速度，而頭部的細(xì)胞需要融合在一起，這樣它們就有足夠的力量沖破卵子。如果它們不這樣做，受精就不可能實(shí)現(xiàn)?！?/p>

這些樣本現(xiàn)在已經(jīng)重返地球，但塔什說(shuō)，還需要一年的時(shí)間來(lái)梳理它們微小的生殖活動(dòng)，并確定太空的精子是否能讓卵子受精。一旦“微11”計(jì)劃完成，他就會(huì)直接進(jìn)入下一個(gè)宇宙難題：太空中女性的生育能力。

塔什已經(jīng)找到了一些擔(dān)憂(yōu)的理由。他研究了2010年和2011年隨美國(guó)宇航局航天飛機(jī)飛行的雌性小鼠，發(fā)現(xiàn)它們的黃體——卵巢中負(fù)責(zé)產(chǎn)生性激素和培育初生胚胎的短命腺體——出現(xiàn)了問(wèn)題。

“我們發(fā)現(xiàn)，在所有暴露于太空飛行12至15天的雌性小鼠體內(nèi)，黃體要么完全缺失，要么僅剩余極少部分?！彼舱f(shuō)。這意味著進(jìn)入軌道僅僅兩周，就會(huì)導(dǎo)致潛在的生殖問(wèn)題出現(xiàn)。

他計(jì)劃2020年將活的雌性小鼠送往國(guó)際空間站，這些已經(jīng)受孕的小鼠將進(jìn)行一次30到37天的太空旅行。這將覆蓋它們的生殖周期（從受孕到出生只需要幾周時(shí)間），塔什的目標(biāo)是最終找出小鼠在太空中繁殖有困難的原因。

伍德拉夫是西北地區(qū)生殖科學(xué)中心的主任，他的計(jì)劃更進(jìn)一步，他計(jì)劃將冷凍的人類(lèi)卵子和精子送入太空，看看它們是否會(huì)成功受精。

伍德拉夫和一組研究人員最近發(fā)現(xiàn)了“鋅火花”——在受精的那一刻，鋅元素的流動(dòng)使得卵子出現(xiàn)一道閃光。作為受精的標(biāo)志，鋅火花可以使科學(xué)家真正看到太空中人類(lèi)生命的最初階段。

火星上繁殖的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題

伍德拉夫和塔什將著手研究人類(lèi)生殖細(xì)胞。但他們也認(rèn)為，全面的太空人體試驗(yàn)，包括懷孕和分娩，不會(huì)在近期出現(xiàn)。

波蘭信息技術(shù)與管理大學(xué)的哲學(xué)助理教授康拉德·斯佐西克認(rèn)為，即使還要再經(jīng)歷幾十年的發(fā)展，但我們也應(yīng)該開(kāi)始為太空繁殖的嚴(yán)酷現(xiàn)實(shí)做好準(zhǔn)備。在2018年發(fā)表于《期貨》雜志的一篇論文中，他從科學(xué)之外的層面闡述了嬰兒定居火星的影響。

“我們可能會(huì)將火星人口計(jì)劃當(dāng)成冷冰冰的任務(wù)、目標(biāo)，”斯佐西克說(shuō)，“這樣，個(gè)人就會(huì)消融在集體之中。而個(gè)體的自由與決定很可能不復(fù)存在，性與生殖也是一樣，這似乎違背了倫理標(biāo)準(zhǔn)和道德直覺(jué)?！?/p>

斯佐西克表示，為了在一個(gè)低重力、充斥著輻射的世界里創(chuàng)造健康的后代，基因編輯、通過(guò)基因選擇性伴侶和組織性的生殖政策都不應(yīng)被考慮進(jìn)去——這種政策在地球上被稱(chēng)為優(yōu)生學(xué)。當(dāng)然，即使有這些預(yù)防措施，嬰兒出生時(shí)仍可能有殘疾，而且由于資源非常有限，火星社會(huì)可能無(wú)法照顧他們。

斯佐西克說(shuō)：“要在太空中成功生存，可能需要采取激進(jìn)的、目前無(wú)法接受的或有爭(zhēng)議的決定和行動(dòng)。”

無(wú)論是否爭(zhēng)論不休，在地球之外建立定居點(diǎn)都將標(biāo)志著人類(lèi)的革命性一步。成為星際物種是一條危險(xiǎn)的道路，我們應(yīng)該謹(jǐn)慎地移步而不是魯莽地奔跑。我們已經(jīng)朝著創(chuàng)新而又漸進(jìn)的實(shí)驗(yàn)邁進(jìn)了一步，但我們的火星夢(mèng)想之路還很遙遠(yuǎn)。

地球和火星

地球和火星也許是鄰居，但這兩個(gè)星球的情況卻截然不同。人類(lèi)已經(jīng)習(xí)慣了地球充足的陽(yáng)光、沉重的重力和它所帶來(lái)的保護(hù)，也習(xí)慣了地球的大氣層和磁場(chǎng)。

另一方面，火星這顆紅色星球的溫度極低，引力小，而且對(duì)有害輻射沒(méi)有進(jìn)行處理。當(dāng)?shù)竭_(dá)火星真的成為現(xiàn)實(shí)的時(shí)候，可能會(huì)讓你重新思考成為宇航員的夢(mèng)想。