Исследователи из Университета Аделаиды, расположенного в Австралии, выяснили, что состояние невесомости способно значительно нарушить ориентацию мужских половых клеток, что может представлять угрозу для репродуктивной функции человека и животных во время продолжительных космических полетов. Результаты работы, опубликованные в журнале Communications Biology, демонстрируют, что ученые воспроизвели условия микрогравитации на Земле с использованием 3D-клиностата – устройства, которое непрерывно вращает биологические образцы, лишая их ощущения направления.
В рамках эксперимента сперматозоиды человека, свиней и грызунов были помещены в специальный канал, создающий условия, аналогичные женскому репродуктивному тракту млекопитающих. Полученные данные продемонстрировали, что в условиях, близких к космическим, клетки утрачивают способность к корректной ориентации. Как отметила биолог Николь Макферсон, ученые зафиксировали заметное уменьшение числа сперматозоидов, успешно прошедших через лабиринт, по сравнению с условиями нормальной гравитации. Интересно, что это происходило без влияния на их физическую активность: сперматозоиды продолжали двигаться с прежней интенсивностью, однако, по всей видимости, теряли способность определять направление.
По мнению исследователей, отсутствие привычной гравитации может негативно сказываться на взаимодействии клеток с внутренними стенками канала, которые обычно определяют направление их движения. Однако, как показало исследование, навигацию можно скорректировать, используя химические сигналы. При создании выраженного химического следа с помощью гормона прогестерона сперматозоиды человека в условиях микрогравитации смогли успешно достичь желаемого места. Это свидетельствует о том, что клетки обладают способностью адаптироваться и достигать яйцеклетки даже при отсутствии гравитации.
Проблемы могут возникать не только при поиске яйцеклетки. Когда исследователи воздействовали на сперматозоиды мышей с помощью смоделированной микрогравитации в течение четырех часов и использовали их для оплодотворения, успешность этого процесса снизилась на 30 процентов по сравнению с контрольной группой. Более длительное воздействие приводило к еще более выраженным негативным последствиям: задержкам в развитии эмбрионов и, в ряде случаев, к уменьшению количества клеток, из которых впоследствии формируется плод на самых ранних этапах. Хотя неизвестно, проявятся ли эти эффекты у человека аналогичным образом, поведение человеческих и мышиных клеток в условиях микрогравитации оказалось схожим.
В своей работе авторы отмечают, что по мере развития коммерческого космического туризма и подготовки к продолжительным миссиям, становится крайне важным выяснить, как микрогравитация и космическая радиация воздействуют на половые железы и репродуктивную функцию. Представленные результаты указывают на трудности, связанные с успешным воспроизводством в космосе, и подчеркивают необходимость дополнительных исследований на всех стадиях раннего развития для обеспечения репродуктивной стабильности как людей, так и сельскохозяйственных животных в условиях дальнего космоса.