来自罗宾逊研究所、生物医学学院和共济会男性健康与福祉中心的科学家研究了类太空条件如何影响精子导航、受精和早期胚胎发育。

为了模拟微重力，研究人员使用了 Firefly Biotech 的 Giles Kirby 博士开发的 3D 回转器。该装置不断旋转细胞，以模仿零重力的迷失效果。通过将来自包括人类在内的三种不同哺乳动物的精子送入一个设计为类似于女性生殖道的迷宫来进行测试。

“这是我们第一次能够证明重力是精子通过生殖道等通道的能力的一个重要因素，”阿德莱德大学罗宾逊研究所的资深作者妮可·麦克弗森博士说。

“我们观察到，与正常重力相比，在微重力条件下能够成功穿过室内迷宫的精子数量显着减少。

“尽管精子的物理运动方式没有改变，但所有模型都经历过这种情况。这表明它们失去方向不是由于运动的变化，而是由于其他因素。”

黄体酮可能有助于引导精子

研究人员还发现，添加性激素黄体酮可以改善人类精子在模拟微重力条件下的导航能力。

麦克弗森博士说：“我们认为这是因为卵子也会释放黄体酮，可以帮助引导精子到达受精部位，但这值得进一步探索作为潜在的解决方案。”

受精和胚胎发育受到影响

研究小组研究了受精过程中暴露于微重力如何影响动物模型的早期胚胎发育。

在模拟零重力环境中呆四个小时后，与正常地球条件相比，成功受精的小鼠卵数量下降了 30%。

麦克弗森博士说：“我们观察到，在暴露于微重力四到六个小时内，受精率会降低。长时间暴露似乎更加有害，导致发育延迟，在某些情况下，会减少在胚胎形成的最早阶段继续形成胎儿的细胞。”

“这些见解表明，太空中的繁殖成功是多么复杂，并且迫切需要在所有早期发育阶段进行更多研究。”

为什么重力对繁殖很重要

早期的研究探索了精子如何在太空中移动，但没有测试过它们在这样的受控条件下通过生殖通道的能力。

研究结果发表于通讯生物学.

这项研究是与阿德莱德大学安迪托马斯空间资源中心合作进行的，该中心专注于长期太空探索和地球以外生活的挑战。

安迪·托马斯太空资源中心主任、副教授约翰·卡尔顿说：“随着我们成为航天或多行星物种，了解微重力如何影响繁殖的最早阶段至关重要。”

太空繁殖的未来研究

研究的下一阶段将探索不同的重力环境，包括月球、火星和人工重力系统中的重力环境，如何影响精子导航和早期胚胎发育。

一个关键问题是，这些影响是否会随着重力的减小而逐渐变化，或者是否存在突然发生变化的阈值，从而产生“全有或全无”的反应。

回答这个问题对于规划未来月球和火星定居点的人类繁殖以及设计支持健康发展的人造重力系统至关重要。

麦克弗森博士说：“在我们最近的研究中，即使在这些条件下受精，许多健康的胚胎仍然能够形成。这给了我们希望有一天可以在太空中繁殖。”