太空归来的冻干精子,孕育出了健康的老鼠

1961年,人类第一次进入太空,揭开了宇航时代的帷幕。半个多世纪来,人类已经获得了许多绝妙的成就,但有一样非常简单而重要的事情,我们却一直没有尝试过。

这件小事,就是——繁殖

按理说,太空本该是一个非常适合谈情说爱的地方。这里重力微弱、人们感觉轻盈,而且有众多寂寞的共处时间,窗外还有美丽又浪漫的恒星和行星环绕。但问题是,想要在这里孕育爱情结晶将可能是非常危险的事。微重力环境是否会影响胚胎的发育?在国际空间站里,宇航员们将直接遭受到强烈的、约等于地球上100倍的宇宙射线,它们所引起的电离辐射会破坏DNA的结构并可能导致基因的突变。这些辐射对成人来说或许尚可忍受,但对于脆弱的精子、卵子甚至是受精卵和胎儿来说,它们会不会带来可怕的后果?

但假如人类想有朝一日征服地球外的领地,我们就必须解决在太空繁殖繁衍的问题。

2013年,日本神户市理化研究所发育生物学中心(CDB)的若山清香教授率先开始了第一步勇敢的尝试,希望将老鼠的精子送上太空,观察会否出现异常的变化。

若山教授是克隆老鼠领域的领军人物(riken.jp)

这个实验看似简单,但实践起来却有重重的困难。这些困难都可以用两个字来概括:太贵。一般来说,精子需要保存在特殊的冰箱里,想要将整套设备送上太空,花销实在是太高昂了。另外,登天之路非常颠簸,万一冰箱温度出现了什么意外,就一切前功尽弃。

为了解决这些问题,研究人员们开始研究冻干精子技术。顾名思义,这项技术可以在低温条件下将精子脱水,这些干燥后的精子在室温条件下可以顽强地生存长达两年,简单的水化处理过后,它们又可以恢复原有的活力

塑料管子中的,就是冻干精子(naharnet)

2013年8月,在日本鹿儿岛县的一个小岛上,若山教授将几千颗冻干精子打包成太空快递,然后和他的同事们一起注视着运输火箭在夜空中冉冉升起。

鹿儿岛县的航天发射站(JAXA)

这个快递很快便被送到了国际空间站,那里负责接应的宇航员将精子从包裹中取出,确定包装是否破损、有无受到污染。虽然低温不是必要的,但是为了保险起见,宇航员们还是将这些珍贵的精子们放进了空间站本身配备有的、温度维持在零下95摄氏度的冰箱中。它们将成为国际空间站上最新的一批居民,和宇航员们一样盘旋在地球上方,日夜接受100倍份量的宇宙射线的辐射。

国际空间站里的冰箱,位置非常狭小(ISS)

这批精子足足在太空呆了288天,接近九个月的时间,已经足够让一个人类胎儿发育成熟。2014年5月,它们被从冰箱中取出,登上返回地球的火箭。

假如这些精子有记忆,或许它们可以写出非常精彩的游记;可惜的是,它们沉默不语,一切生命的秘密都需要科学家们去探索。返回日本后,研究人员立即将精子们水化,之后便在实验室里开始了测试。意料之中的是,这些精子确实经历了一些DNA损伤,这也足以说明长期太空旅行潜在的风险。但是这些损伤将会给后代造成怎么样的后果呢?研究人员分别将太空精子及普通精子与卵子相结合,形成胚胎后植入母鼠的子宫中。大约19天的妊娠过后,研究人员对母鼠们进行了剖腹产手术,并惊喜地接生了一批健康的小鼠。

图中的小黑鼠就是太空精子孕育出来的(美国国家科学院院刊)

为什么明明DNA受到了损伤,还能够孕育健康的后代?研究人员们推测,卵细胞可能拥有修复DNA的潜在能力,太空精子与卵子结合后,那些损伤便被纠正逆转了。

这是非常令人激动的研究结果,然而不巧的是,那时候的若山清香教授正深陷科研生涯的最大风波之中。其实也不能怪他——2014年6月16日,日后即将声名狼藉的小保方晴子在《自然》杂志上发表了两篇论文,声称能够用简单的方法将成熟细胞逆转为干细胞。这篇论文一经发表便引发了全球性的争议,不久后便陷入了造假丑闻中。这跟若山清香有什么关系呢?那两篇造假文章所提到的实验,就是在若山清香负责的CDB实验室里做出来的!

若山教授很长一段时间里都忙于验证小保方的实验结果、维护实验室的名声回应质疑,这让冻干精子实验一度停滞不前,直到今年5月,这个实验的成果才被发表于《美国国家科学院院刊》中。不过,它刚刚发表就受到了广泛的关注,甚至有人将其称为21世纪最激动人心的太空研究之一。如果我们能够找出如何保护老鼠卵子、乃至其他物种生殖细胞的方法,我们就可以在小小的一个包裹中创造出一个真正的诺亚方舟。人类梦想中的太空移民、物种扩张,也不再只是个缥缈的梦。

中国科学家也在研究相关的课题。去年,他们曾将老鼠的受精卵送入太空,在12天的旅程中,受精卵经历了正常的分裂发育(新华网)。