Чи зможемо ми колись народжувати дітей у космосі

У космічній спільноті лунають гучні обіцянки.

У травні у NASA оприлюднили плани програми вартістю 20 млрд доларів зі створення постійної бази на Місяці, що працюватиме на ядерній і сонячній енергії.

До 2032 року космічне агентство прагне, щоб люди могли жити на Місяці в "напівпостійних" оселях. Воно також планує вперше відправити людей на Марс - подорож, яка, за його оцінками, триватиме приблизно від семи до десяти місяців.

Але якщо ми коли-небудь захочемо жити далеко від Землі тривалий час, нам доведеться там і розмножуватися - а це означає потребу знайти спосіб витримувати незвичні умови.

На відміну від Землі, яку захищають магнітне поле та щільна атмосфера, поверхня таких планет, як Місяць і Марс, зазнає інтенсивного космічного випромінювання.

А оскільки вони менші за Землю, сила тяжіння там значно слабша. Є також сам процес подорожі - тривалі космічні польоти можуть впливати на людський організм і, відповідно, на репродуктивні можливості у спосіб, який ми ще повністю не розуміємо.

Хоча зачаття на іншій планеті або навіть у відкритому космосі звучить як наукова фантастика, дедалі більше науковців приділяють цьому питанню увагу.

Від наукової фантастики до досліджень

Докторка Ніколь Макферсон - старша викладачка Університету Аделаїди в Австралії та керівниця групи біології сперми та ембріонів у Freemasons Centre for Male Health and Wellbeing. Вона зацікавилася ідеєю розмноження в космосі після перегляду космічного документального фільму разом із чоловіком.

"Те, що починалося як невеликий, радше розважальний науково-фантастичний побічний проєкт… тепер перетворилося на вагому сферу досліджень", - каже Макферсон.

Разом із командою дослідників вона вимірювала здатність сперматозоїдів орієнтуватися в лабіринті, створеному для імітації репродуктивного тракту, за умов мікрогравітації, подібних до космічних.

Вони виявили, що частина сперматозоїдів фактично губилися: на 50% менше клітин досягало кінця лабіринту порівняно з контрольною групою за нормальної гравітації.

Хоча дослідження не відтворювало гравітаційні умови конкретних планет, таких як Марс, Макферсон каже, що воно показало роль земної гравітації в нормальній поведінці сперматозоїдів.

"Це підкреслює, що існує фундаментальна гравітаційна сила, яку сперматозоїди використовують у природному зачатті", - зазначає вона.

Проблеми гравітації стосуються не лише зачаття. Дослідники також вивчали вплив мікрогравітації на перші 24 години розвитку ембріонів у мишей.

"Ми побачили гірші результати - тобто слабший розвиток ембріонів і гірші характеристики на ранній стадії", - каже Макферсон.

Доктор Фаті Каруя, старший науковий співробітник NASA, зазначає: [Мікрогравітація] впливає на те, як клітини діляться, організовуються та взаємодіють - а це все ключові процеси для запліднення і раннього розвитку ембріона".

Вплив радіації

Друга велика проблема в космосі - це радіація. Вже відомо, що вона шкодить статевим клітинам - спеціалізованим клітинам, з яких розвиваються сперматозоїди у чоловіків і яйцеклітини у жінок.

Магнітне поле Землі захищає нас від найгіршого космічного випромінювання, але поза його межами, зокрема на Марсі, ситуація інша.

Фахівець із авіаційної медицини Наукового університету здоров'я у Туреччині доктор Абдуррахман Енгін пояснює, що галактичне космічне випромінювання (ГКВ) утворюється внаслідок космічних подій, таких як вибухи зірок - так званих наднових.

Такі вибухи викидають частинки, які можуть проникати крізь захист космічних апаратів і глибоко в людські тканини - значно глибше, ніж випромінювання, з яким ми стикаємося на Землі.

Він провів дослідження, щоб відповісти на просте запитання: чи перевищить рівень ГКВ під час гіпотетичної вагітності в майбутній місії на Марс межі радіації, які вважаються безпечними для вагітності на Землі.

"На жаль, відповідь, здається, ствердна", - каже він.

Під час приблизно шестимісячної подорожі від Землі до Марса вагітна астронавтка може зазнати сумарного опромінення від 90 до 300 мілізівертів. Це значно перевищує рекомендовану Національною радою США з радіаційного захисту та вимірювань межу в п'ять мілізівертів для професійного опромінення під час вагітності.

Такий високий рівень може становити значні ризики для ембріонів і плодів на ранніх стадіях розвитку, потенційно пошкоджуючи їхню ДНК.

"Швидкий поділ клітин і формування органів на ранніх етапах означають, що навіть незначні порушення в структурі ДНК, її відновленні або в рості клітин можуть призвести до наслідків на все життя", - каже Енгін.

Ці ризики включають викидень, затримку росту, вроджені аномалії, неврологічні дефекти та підвищений ризик раку протягом життя дитини.

Доктор Енгін каже, що певні технології, як-от захист космічних апаратів або планування місій під час певних фаз сонячного циклу, можуть зменшити ризики, але ГКВ "надзвичайно складно" повністю заблокувати.

За словами Каруї, радіація і мікрогравітація разом "впливають на біологію на фундаментальному рівні", - але є й інші виклики.

"Космічні польоти також порушують гормональну регуляцію, цикли сну та добові ритми, які тісно пов'язані з репродуктивним здоров'ям", - каже він.

Він пояснює, що поєднання цих факторів може впливати на все - від якості сперматозоїдів або яйцеклітин до гормонів, необхідних для росту плода під час вагітності.

Уроки біології

Розуміння того, чи можуть люди розмножуватися в космосі, є ключовим для підтримання життя поза Землею. Але йдеться також про захист астронавтів, каже Ян-Бернд Штукенборг, професор молекулярної та клітинної біології Упсальського університету у Швеції.

Навіть якщо люди ще не розмножуються в космосі, за його словами, астронавти та їхні статеві клітини вже зазнають впливу цих умов, і дослідження впливу радіації може допомогти знайти способи їх захистити.

"Якщо є проблема зі шкірною клітиною [після космічної подорожі], вона загине разом із вами", - каже Штукенборг.

Але пошкодження статевих клітин може передаватися наступному поколінню, навіть якщо астронавти ще не намагаються розмножуватися в космосі.

"Тому, я вважаю, такі дослідження надзвичайно важливі", - каже він.

Макферсон каже, що подальші дослідження можуть допомогти нам зрозуміти більш фундаментальні аспекти людської біології.

Наприклад, її дослідження показало, що сперматозоїди, які змогли дістатися кінця лабіринту, мали риси, що давали їм переваги під час запліднення і раннього розвитку.

"Якщо ми зможемо краще зрозуміти, що саме дозволяє цим сперматозоїдам досягати мети… ми зможемо відбирати їх для ЕКЗ", - каже вона.

Упередженість на користь чоловіків

Експерти також визнають, що з урахуванням більшої кількості жінок у космосі дослідження мають бути розширені, щоб уникнути гендерного перекосу в бік чоловіків.

Дослідження, на яке посилається Штукенборг, свідчить, що жінки-астронавтки під час тривалих місій переважно використовують протизаплідні пігулки, щоб зупинити менструацію.

Але вплив космічного середовища на менструальний цикл потребує подальшого вивчення, каже Макферсон.

"Це те, що ми насправді ще не змогли оцінити", - каже вона.

Каруя каже, що є дані про можливий вплив радіації на функцію яєчників, тоді як мікрогравітація може перешкоджати дозріванню яйцеклітин.

І одна з найбільших прогалин у знаннях, за його словами, стосується самої вагітності.

"Ми практично не маємо сучасних даних про те, як відбувалася б вагітність ссавців повністю в космосі, особливо щодо імплантації, розвитку плаценти та формування органів", - каже він.

Майже всі погоджуються в одному - роботи попереду багато, і вона є критично важливою.

"Це не повинно бути табу… ми повинні думати про це вже зараз", - каже Штукенборг.