人類は宇宙で赤ちゃんを作るのに苦労するかもしれない。新しい研究によると、精子は微小重力下で方向感覚を失う
模擬無重量状態が人間の精子のナビゲーション能力を低下させた
宇宙飛行士だけが無重量状態に近い環境で方向感覚を失うわけではない。3月26日にCommunications Biology誌に発表された研究によると、精子細胞も模擬微小重力下で方向感覚を失い、地球外での人間の生殖に懸念が生じている。
微小重力下では、精子は「ひっくり返り、逆さまになる」と、オーストラリアのアデレード大学の生物学者で研究の共著者であるニコール・マクファーソン氏はGuardian紙のトリー・シェパードとのインタビューで語っている。細胞は「どの方向に進んでいるのか本当にわからない」のだという。
NASAが月や火星での長期的な人類の滞在計画を進める中、宇宙での生殖を理解することがますます重要になっている。これまでの研究では宇宙における精子の機械的な動きを調べていたが、科学者たちは細胞が女性の生殖管をうまく移動して卵子を受精させることができるかどうかを判断していなかった。
ご存知でしたか？月面での存在
NASAは2030年代までに月に恒久的な人類基地を建設したいと考えている。
マクファーソン氏と彼女のチームは、人間、マウス、ブタの精子を微小重力を模倣する回転装置に入れてこれを検証した。彼らは、女性の生殖管に似せて設計された小型迷路を細胞がどれだけうまく移動できるかを追跡した。
結果は驚くべきものだった。地球の重力下では人間の精子の約50パーセントが目的地に到達したが、無重量状態に近い環境では20パーセント未満しか成功しなかった。微小重力が細胞の動く能力には影響を与えていないにもかかわらずである。マウスの精子も同様の障害を示した。
「精子に見られる多くのタンパク質は機械的センサーとして機能し、物理的な力を検出する小さな分子装置です」とマクファーソン氏はLive Scienceのケナ・ヒューズ=キャッスルベリーに語っている。「重力の力を取り除くと、これらのセンサーが混乱し、精子の方向付けとナビゲーション能力が妨げられるのは当然のことです。」
研究者たちは潜在的な回避策を発見した。排卵後に女性の生殖系によって産生されるホルモンであるプロゲステロンの高濃度が、微小重力下での精子の方向感覚の喪失を克服するのに役立ったのだ。「これは、プロゲステロンが卵子からも放出され、精子を受精部位に導くのを助けることができるためだと考えていますが、これは潜在的な解決策としてさらなる探求が必要です」とマクファーソン氏は声明で述べている。
チームはまた、マウスとブタの生殖細胞を使用して受精と初期胚発生を調べた。地球の条件と比較して、模擬微小重力は両種の受精率を低下させた。成功した受精イベントからいくつかの胚が発生したものの、長期の微小重力曝露はマウスの発達遅延を引き起こした。
「受精後、胚はまだ子宮壁に着床する必要があります」とマクファーソン氏はLive Scienceに語っている。これは重力信号を必要とするプロセスである。「その後、胚の細胞は体内のすべての臓器を最終的に形成するために正しく組織化されなければならず、妊娠期間全体にわたって適切に機能しなければならない胎盤によって維持されます。微小重力はこれらの段階のいずれか、またはすべてを妨げる可能性があります。」
これらの課題にもかかわらず、宇宙のような条件下で受精した多くの胚には健康な細胞が含まれており、将来の宇宙での生殖に希望を与えている。研究者たちは、地球の重力と微小重力の間にある月や火星の重力レベルを含む、さまざまな重力下での精子のナビゲーションと胚の発生を研究する予定である。
「私たちが宇宙航行種または多惑星種になることに向けて進歩するにつれて、微小重力が生殖の最も初期の段階にどのように影響するかを理解することが重要です」と、アデレード大学のアンディ・トーマス宇宙資源センターのディレクターであるジョン・カルトン氏は声明で述べている。
