W eksperymencie prowadzonym na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej wyhodowano zarodki myszy. Embriony rozwijały się normalnie w warunkach mikrograwitacji. W dodatkowych badaniach w laboratoriach na Ziemi nie zaobserwowano żadnych znaczących zmian w DNA.
W badaniach zaprojektowanych przez biologa molekularnego Teruhiko Wakayamę z Uniwersytetu Yamanashi przy wsparciu Japońskiej Agencji Kosmicznej (JAXA) sprawdzono, czy zarodki ssaków mogą normalnie rozwijać się w środowisku mikrograwitacji. W tym celu na Międzynarodową Stację Kosmiczną poleciały zamrożone zarodki myszy. Po ich rozmrożeniu astronauci pod czujnym okiem naukowców na Ziemi hodowali zarodki przez cztery dni. Następnie zakonserwowano je i przesłano do analizy na planetę.
Eksperymenty na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej sugerują, że na wczesny rozwój zarodka nie wpływają warunki niskiej grawitacji i zwiększonego promieniowania. Rezultaty i opis badań ukazał się na łamach pisma „iScience” (DOI: 10.1016/j.isci.2023.108177).
Myszy w kosmosie
Wakayama i jego współpracownicy przeprowadzili pierwsze etapy eksperymentu w swoim laboratorium na Ziemi, pobierając od ciężarnych myszy zarodki we wczesnym stadium rozwoju i zamrażając je.
Zamrożone zarodki wysłano na ISS w sierpniu 2021 r. Przechowywano je w specjalnych urządzeniach zaprojektowanych przez zespół Wakayamy, tak aby astronauci na stacji mogli z łatwością rozmrozić zarodki i hodować je. Następnie astronauci zakonserwowali chemicznie zarodki i wysłali je na Ziemię statkiem powrotnym.
Naukowcy stwierdzili, że zarodki hodowane w warunkach mikrograwitacji rozwinęły się w zwykle blastocysty, czyli komórki, z których rozwija się płód i łożysko. Dodali, że badania „wyraźnie pokazały, że grawitacja nie ma znaczącego wpływu na wczesny rozwój zarodka”. Stwierdzili również, że po przeanalizowaniu blastocyst odesłanych do ich laboratoriów na Ziemi nie zaobserwowali żadnych znaczących zmian w DNA.
„To pierwsze w historii badanie, które pokazuje, że ssaki mogą rozwijać się w przestrzeni kosmicznej” – stwierdzili we wspólnym oświadczeniu naukowcy z Uniwersytetu Yamanashi oraz Instytutu Riken. „Jest to pierwszy na świecie eksperyment, w ramach którego hodowano zarodki ssaków we wczesnym stadium rozwoju w warunkach mikrograwitacji na ISS” – dodali.
Zarodki kontra mikrograwitacja
Zarodki hodowano tylko przez cztery dni, ponieważ tylko tyle czasu mogą przetrwać poza macicą, przyznał Wakayama. Jego zespół badał embriony przesłane z kosmosu na Ziemię, aby sprawdzić, czy na ich rozwój wpłynęła ekspozycja na wyższe promieniowanie i niską grawitację w przestrzeni kosmicznej. Jak przyznali naukowcy, zarodki nie wykazywały oznak uszkodzenia DNA w wyniku narażenia na promieniowanie, być może dlatego, że przebywały w kosmosie tylko przez krótki czas.
Wykazywały prawidłowy rozwój strukturalny, w tym różnicowanie na dwie grupy komórek tworzących podstawę płodu i łożyska. Było to ważne odkrycie, ponieważ wcześniej sądzono, że mikrograwitacja może wpływać na zdolność embrionów do rozdzielania się na te dwa różne typy komórek.
W przestrzeń kosmiczną poleciało wiele zamrożonych mysich zarodków. W laboratoriach na Ziemi pozostała grupa kontrolna. Wskaźniki przeżycia grupy zarodków na ISS były niższe od grupy kontrolnej, ale te zarodki, którym się udało, rozwijały się normalnie. „Zarodki hodowane w warunkach mikrograwitacji rozwinęły się w blastocysty o normalnej liczbie komórek, normalnej wewnętrznej masie komórek, trofektodermie i profilach ekspresji genów podobnych do tych hodowanych na Ziemi” – napisali naukowcy.
Nie jest jasne, czy przebywanie w kosmosie zakłóciłoby późniejsze etapy rozwoju zarodków. W wcześniejszych badaniach, w których NASA wysyłała ciężarne gryzonie w kosmos na 9–11 dni w drugiej połowie ciąży, wykazano, że urodziły one potomstwo o typowej masie ciała. Młode później rozwijały się normalnie. – Z tamtych badań oraz z naszych wyników wynika, że być może reprodukcja ssaków w przestrzeni kosmicznej jest możliwa – przyznał Wakayama. Jednak inne badania wskazują, że obciążenie grawitacyjne jest niezbędne do prawidłowego rozwoju układu mięśniowo-szkieletowego.
Kosmiczna era
Tego typu badania mogą być ważne dla przyszłych misji eksploracji kosmosu. Pokazuję, jak twierdzą autorzy prac, że zajście w ciążę w kosmosie może być bezpieczne dla ludzi. – Istnieje możliwość zajścia w ciążę podczas przyszłej podróży kosmicznej chociażby na Marsa. Podróż tam zajmie ponad 6 miesięcy. Prowadzimy badania, aby upewnić się, że w takich warunkach będziemy mogli mieć dzieci – powiedział Teruhiko Wakayama.
„Badanie reprodukcji ssaków w kosmosie jest niezbędne do rozpoczęcia ery kosmicznej, co powoduje konieczność zbadania i wyjaśnienia wpływu środowiska kosmicznego, zanim ISS przestanie działać” – oświadczyli naukowcy.
Źródło: New Scientist, Science Alert, fot.
