Невесомость негативно влияет на активность сперматозоидов и оплодотворение яйцеклетки - исследование
По мере того как человечество все серьезнее обсуждает длительные космические миссии, создание баз на Луне и Марсе, становится все важнее понимать, как внеземные условия будут влиять на способность человечества размножаться.
Источник: Sperm and Embryo Biology Laboratory, Adelaide University. Ученые доказали, что отсутствие силы тяжести негативно влияет на способность сперматозоидов двигаться.
МОСКВА, 27 марта. /Новости науки/. Исследователи из Университета Аделаиды установили, что в условиях микрогравитации сперматозоиды хуже ориентируются и реже находят путь к яйцеклетке, даже если их подвижность при этом заметно не меняется. Ученые считают, что эти данные важны для понимания того, насколько реально в будущем размножение человека за пределами Земли. Результаты работы опубликованы в журнале Communications Biology.
«Это первый случай, когда нам удалось показать, что гравитация является важным фактором, влияющим на способность сперматозоидов ориентироваться в канале, подобном репродуктивному тракту. Мы увидели заметное снижение числа сперматозоидов, которые успешно проходили через лабиринт в условиях микрогравитации по сравнению с нормальной гравитацией», — приводятся в сообщении слова руководителя исследования Николь Макферсон из Университета Аделаиды.
Как отмечают ученые, по мере того как человечество все серьезнее обсуждает длительные космические миссии, базы на Луне и Марсе, становится все важнее понимать, как внеземные условия будут влиять на самые ранние этапы размножения.
Чтобы изучить этот вопрос, исследователи использовали образцы спермы трех разных млекопитающих, включая человека. Образцы помещали в специальную установку, имитирующую условия невесомости. Затем сперматозоиды пропускали через микролабиринт, который воспроизводил структуру женского репродуктивного тракта.
Эксперимент показал, что в условиях микрогравитации значительно меньше сперматозоидов успешно проходили такой путь. При этом, что особенно важно, сами движения сперматозоидов не становились слабее или медленнее.
По словам исследователей, это означает, что проблема связана не столько с потерей подвижности, сколько с нарушением способности ориентироваться и выбирать правильное направление.
Ученые также проверили, может ли на ситуацию повлиять прогестерон — гормон, играющий важную роль в наступлении беременности. Оказалось, что добавление прогестерона помогало большему числу человеческих сперматозоидов преодолевать негативный эффект моделируемой невесомости.
Исследователи предполагают, что это связано с тем, что прогестерон выделяется и яйцеклеткой и может служить для сперматозоидов своеобразным химическим сигналом, помогающим находить место оплодотворения. Однако этот механизм, подчеркивают ученые, еще требует отдельного изучения.
Кроме того, команда исследовала, как воздействие микрогравитации в момент оплодотворения влияет на раннее развитие эмбриона. На животных моделях ученые обнаружили, что после четырех часов пребывания в условиях невесомости число успешно оплодотворенных яйцеклеток мыши снижалось примерно на 30% по сравнению с обычными земными условиями.
Более длительное воздействие микрогравитации оказалось еще более неблагоприятным. В таких случаях исследователи наблюдали задержки развития эмбрионов, а иногда и уменьшение числа клеток, которые на самых ранних стадиях формируют будущий плод.
По мнению ученых, эти результаты показывают, насколько сложным может быть успешное размножение в космосе и насколько важно продолжать исследования всех ранних этапов развития в условиях измененной гравитации.
В то же время авторы подчеркивают, что ситуация не выглядит безнадежной. Даже в условиях, имитирующих невесомость, часть эмбрионов продолжала нормально формироваться, что дает основания считать, что размножение в космосе в принципе может быть возможно.
Следующим этапом работы станет изучение того, как на сперматозоиды и эмбрионы влияют разные уровни гравитации — например, на Луне, Марсе и в системах искусственной гравитации. Исследователи хотят понять, ухудшение происходит постепенно по мере снижения силы тяжести или существует некий порог, после которого эффект проявляется резко.
По словам ученых, ответ на этот вопрос будет важен для будущего проектирования внеземных поселений и систем искусственной гравитации, если человечество действительно собирается стать многопланетным видом.
Результаты исследования опубликованы в журнале Communications Biology.
«Это первый случай, когда нам удалось показать, что гравитация является важным фактором, влияющим на способность сперматозоидов ориентироваться в канале, подобном репродуктивному тракту. Мы увидели заметное снижение числа сперматозоидов, которые успешно проходили через лабиринт в условиях микрогравитации по сравнению с нормальной гравитацией», — приводятся в сообщении слова руководителя исследования Николь Макферсон из Университета Аделаиды.
Как отмечают ученые, по мере того как человечество все серьезнее обсуждает длительные космические миссии, базы на Луне и Марсе, становится все важнее понимать, как внеземные условия будут влиять на самые ранние этапы размножения.
Чтобы изучить этот вопрос, исследователи использовали образцы спермы трех разных млекопитающих, включая человека. Образцы помещали в специальную установку, имитирующую условия невесомости. Затем сперматозоиды пропускали через микролабиринт, который воспроизводил структуру женского репродуктивного тракта.
Эксперимент показал, что в условиях микрогравитации значительно меньше сперматозоидов успешно проходили такой путь. При этом, что особенно важно, сами движения сперматозоидов не становились слабее или медленнее.
По словам исследователей, это означает, что проблема связана не столько с потерей подвижности, сколько с нарушением способности ориентироваться и выбирать правильное направление.
Ученые также проверили, может ли на ситуацию повлиять прогестерон — гормон, играющий важную роль в наступлении беременности. Оказалось, что добавление прогестерона помогало большему числу человеческих сперматозоидов преодолевать негативный эффект моделируемой невесомости.
Исследователи предполагают, что это связано с тем, что прогестерон выделяется и яйцеклеткой и может служить для сперматозоидов своеобразным химическим сигналом, помогающим находить место оплодотворения. Однако этот механизм, подчеркивают ученые, еще требует отдельного изучения.
Кроме того, команда исследовала, как воздействие микрогравитации в момент оплодотворения влияет на раннее развитие эмбриона. На животных моделях ученые обнаружили, что после четырех часов пребывания в условиях невесомости число успешно оплодотворенных яйцеклеток мыши снижалось примерно на 30% по сравнению с обычными земными условиями.
Более длительное воздействие микрогравитации оказалось еще более неблагоприятным. В таких случаях исследователи наблюдали задержки развития эмбрионов, а иногда и уменьшение числа клеток, которые на самых ранних стадиях формируют будущий плод.
По мнению ученых, эти результаты показывают, насколько сложным может быть успешное размножение в космосе и насколько важно продолжать исследования всех ранних этапов развития в условиях измененной гравитации.
В то же время авторы подчеркивают, что ситуация не выглядит безнадежной. Даже в условиях, имитирующих невесомость, часть эмбрионов продолжала нормально формироваться, что дает основания считать, что размножение в космосе в принципе может быть возможно.
Следующим этапом работы станет изучение того, как на сперматозоиды и эмбрионы влияют разные уровни гравитации — например, на Луне, Марсе и в системах искусственной гравитации. Исследователи хотят понять, ухудшение происходит постепенно по мере снижения силы тяжести или существует некий порог, после которого эффект проявляется резко.
По словам ученых, ответ на этот вопрос будет важен для будущего проектирования внеземных поселений и систем искусственной гравитации, если человечество действительно собирается стать многопланетным видом.
Результаты исследования опубликованы в журнале Communications Biology.
