Учёные оценили, смогут ли люди размножаться и эволюционировать за пределами Земли
Мечты о создании постоянных поселений на Луне и Марсе упираются не только в ракеты, системы жизнеобеспечения и защиту от радиации. Одним из самых сложных вопросов остаётся возможность безопасного зачатия, беременности и рождения здоровых детей в космосе. К такому выводу пришли авторы нового обзорного исследования.
Учёные отмечают, что за более чем 60 лет пилотируемой космонавтики ни один человек никогда не зачинал и не вынашивал ребёнка в космосе. Поэтому почти все современные знания основаны на экспериментах с животными, включая рыб, лягушек, птиц, мышей и крыс.
Результаты этих исследований показывают неоднозначную картину. Некоторые виды успешно размножались на орбите. Например, японские медаки стали первыми позвоночными, у которых оплодотворение прошло в условиях космоса с эффективностью, сопоставимой с земной. Однако у ряда животных исследователи также обнаружили нарушения эмбрионального развития, указывающие на влияние космической среды.
Особенно сложной оказалась ситуация у млекопитающих. Эксперименты показывают, что оплодотворение возможно, однако развитие ранних эмбрионов нередко замедляется. Учёные фиксировали снижение образования бластоцист, уменьшение числа успешных родов, изменения активности генов и повреждения ДНК под воздействием космической радиации.
При этом некоторые результаты оказались обнадёживающими. Выращенные на борту Международной космической станции эмбрионы мышей в отдельных экспериментах нормально развивались до стадии бластоцисты. Кроме того, высушенная и хранившаяся несколько месяцев на орбите сперма мышей после возвращения на Землю позволила получить здоровое потомство.
Авторы обзора также проанализировали данные о влиянии космических условий на репродуктивное здоровье взрослых. Микрогравитация и радиация могут снижать выработку сперматозоидов и тестостерона, нарушать работу яичников, созревание яйцеклеток и гормональную регуляцию. Некоторые исследования показывают, что сперматозоиды сохраняют подвижность в условиях микрогравитации, однако хуже ориентируются при поиске яйцеклетки.
Дополнительную тревогу вызывают данные о возможных эпигенетических изменениях. Эксперименты на мышах позволяют предположить, что космический полёт способен влиять на регуляцию работы генов в половых клетках, а часть этих изменений потенциально может передаваться потомству. Однако долгосрочные последствия пока неизвестны.
Беременность в космосе может оказаться ещё более сложной задачей. На Земле организм женщины во время беременности серьёзно перестраивает работу сердечно-сосудистой системы для обеспечения плода кислородом и питательными веществами. В невесомости же происходят перераспределение жидкости, уменьшение объёма крови, потеря костной массы и мышечной ткани, а также изменения в работе сердца, что потенциально способно нарушить развитие плаценты и плода.
Исследователи считают, что одной лишь защиты от радиации может оказаться недостаточно. По их мнению, гравитация сама по себе играет важную роль в развитии клеток и тканей, поэтому в будущем для долговременных космических поселений могут понадобиться вращающиеся станции с искусственной гравитацией, создаваемой центробежной силой.
Авторы предлагают создать специальные орбитальные исследовательские платформы, где можно будет изучать влияние различных уровней гравитации — земной, лунной или марсианской — на процессы размножения и развития до начала подобных экспериментов с участием людей.
Значительную роль в будущих исследованиях, по мнению учёных, сможет сыграть искусственный интеллект. Они предлагают использовать так называемых «цифровых двойников» — компьютерные модели, которые объединят биологические, физиологические и экологические данные для прогнозирования развития эмбрионов, беременности и роста детей в различных космических условиях.
Самой футуристической частью обзора стала концепция Synthetic Reproductive Adaptive Enhancement Technology (SRAET). Она предполагает создание полностью автоматизированных систем, объединяющих искусственные матки, современные репродуктивные технологии, биосенсоры, искусственный интеллект и методы моделирования развития организма для обеспечения зачатия и вынашивания ребёнка в контролируемой среде за пределами Земли.
Авторы подчёркивают, что подобные идеи пока остаются исключительно теоретическими. Использование редактирования генома и других методов биоинженерии для адаптации человека к жизни на других планетах связано с серьёзными этическими, медицинскими и биологическими рисками и требует крайне осторожного подхода.
По словам исследователей, главной задачей будущего освоения космоса станет не только доставка людей на другие планеты, но и понимание того, сможет ли человеческая жизнь безопасно зарождаться, развиваться и эволюционировать в совершенно новых условиях.
Исследование в журнале Frontiers in Space Technologies.