Австралийские ученые выяснили, как микрогравитация влияет на способность сперматозоидов к оплодотворению

Австралийские ученые из Университета Аделаиды обнаружили, что невесомость может серьезно дезориентировать мужские половые клетки, что создает потенциальные риски для репродукции человека и животных во время длительных космических путешествий. В ходе исследования, опубликованного в журнале Communications Biology, специалисты смоделировали условия микрогравитации на Земле с помощью 3D-клиностата — аппарата, который постоянно вращает биологические образцы, лишая их ощущения верха и низа.

В ходе эксперимента сперматозоиды человека, свиней и грызунов должны были преодолеть специальный канал, имитирующий женский репродуктивный тракт млекопитающих. Результаты показали, что в условиях, приближенных к космическим, клетки теряют способность к правильной навигации. По словам биолога Николь Макферсон, исследователи наблюдали значительное сокращение количества сперматозоидов, которым удавалось успешно найти путь через лабиринт, по сравнению с обычной гравитацией. Примечательно, что это происходило без изменений в их физической подвижности: сперматозоиды двигались так же активно, но словно «с завязанными глазами» теряли направление.

Ученые предполагают, что без привычного гравитационного ориентира клетки хуже взаимодействуют со стенками канала, которые в норме направляют их движение. Тем не менее, исследование показало, что навигацию можно улучшить, используя химические сигналы. Когда ученые проложили сильный химический след с помощью гормона прогестерона, сперматозоиды человека в состоянии микрогравитации все же смогли добраться до цели. Это указывает на наличие у клеток адаптивных механизмов, позволяющих достичь яйцеклетки даже в отсутствие гравитации.

Однако проблемы могут возникнуть не только на этапе поиска яйцеклетки. Когда исследователи подвергли сперматозоиды мышей воздействию смоделированной микрогравитации в течение четырех часов, а затем использовали их для оплодотворения, успешность этого процесса оказалась на 30 процентов ниже по сравнению с контрольной группой. Более длительное воздействие приводило к еще более серьезным последствиям: задержкам в развитии эмбрионов и, в некоторых случаях, к сокращению количества клеток, из которых впоследствии формируется плод на самых ранних стадиях. Хотя неизвестно, проявятся ли эти эффекты у человека в точности так же, поведение человеческих и мышиных клеток в клиностате было схожим.

Авторы работы подчеркивают, что с развитием коммерческого космического туризма и планированием длительных миссий понимание того, как микрогравитация и космическая радиация влияют на гонады и репродуктивную функцию, становится критически важным. Полученные данные свидетельствуют о сложности процесса успешного размножения в космосе и необходимости дальнейших исследований на всех этапах раннего развития, чтобы обеспечить репродуктивную устойчивость как людей, так и сельскохозяйственных животных в условиях дальнего космоса.