太空生育可行否？

王曉冰

順利完成12天太空飛行后，2016年4月18日下午，中國首顆微重力科學實驗衛星實踐十號回收艙于16時30分準確降落在內蒙古四子王旗預定著陸區域?；厥张摂y帶有小鼠胚胎等“乘客”，著陸狀態正常、外觀良好，衛星搜索回收任務順利完成。

實踐十號科學實驗衛星的重要研究項目之一是，把6000余枚小鼠早期胚胎帶上了太空，研究表明，小鼠早期胚胎在太空中順利完成從2個細胞到囊胚的全程發育。這是世界上第一次實現哺乳動物胚胎在太空發育。

太空胚胎發育有進展

這個研究是中國科學院動物研究所研究員段恩奎等人主持進行的，研究的目的是探索未來在太空環境中，人類能否正常生活、繁衍后代？空間微重力和輻射等特殊環境會不會對生殖造成不良影響？無論是前瞻性還是現實性，實際上這是通過動物胚胎發育探索人類在太空能否安全生育。

當然，這只是動物研究，真正要應用到人類，可能還有很長的路要走，但這并不妨礙把動物試驗的結果應用到人類的生育上。

太空是一個迥然不同于地球的環境，表現為微重力、強輻射（包括伽馬射線、高能質子等）和高真空，這樣的環境顯然對生育是不利的，因為，這樣的環境會導致生物基因產生種種突變，如染色體缺失及基因重復、易位、倒置等。

過去的研究已經證明，太空環境不利于生育。1996年，美國人捷足先登，把49枚小鼠胚胎（2個細胞）放到哥倫比亞號航天飛機送上太空，結果無一發育。2006年，中國科學院動物研究所的段恩奎團隊利用中國實踐八號育種衛星留軌艙，把小鼠胚胎（4個細胞）送上太空進行發育試驗，首次獲取了太空中的小鼠胚胎圖片，遺憾的是它們在太空未能完成發育。

中國研究人員此次的研究獲得了初步成功，第一次證明哺乳動物早期胚胎在太空微重力條件下，完全可以發育到囊胚階段，而且，發育的時間與在地面上的時間基本一致。

這次的研究是在實踐十號上裝載安放小鼠胚胎的裝置，這些裝置在發射前8小時最后一個裝上衛星，以最大程度縮短在地面停留的時間;在轉運及裝載過程中要求不能斷電超過20分鐘，以保證它們的狀態。實際上在裝載過程中只斷電了12分鐘。

進行發育試驗的小鼠部分胚胎被分為4個單元，每個單元內有150個左右胚胎，衛星入軌后每4小時照相一次，記錄它們的狀態，直到96小時為止。在72小時左右，2細胞胚胎就發育到囊胚，和地面上時間基本一致。

但是，這并不意味著動物的太空生育就可行，原因在于，除了這是動物試驗外，還在于，這次發育到囊胚階段的胚胎并未植入到小鼠子宮發育，發育成囊胚的胚胎如果沒有及時在母體子宮著床，就會慢慢死亡。

順理成章地，下一步的研究是，短時間回收在太空發育的胚胎，如3天，帶回地面植入小鼠子宮中發育，看其是否能孕育成后代。當然，也可以在太空環境中把胚胎植入小鼠子宮，看其是否能孕育并分娩。更直接的研究是，把小鼠帶入太空環境，看看它們能否交配和懷孕，并生下后代。另一個辦法是，在地面上待小鼠懷孕后再放置到太空飛船或衛星上并送到太空，看其能否正常孕育和分娩后代。

在太空生育的難度

無論是在太空還是在火星上，人類和所有生物都面臨著微重力、強輻射的環境。人類即便能移民到火星，后者也有輻射，因為火星的大小只有地球的一半，質量只有地球的1/10，除了有強烈的輻射外，與地球相比火星也是一個微重力環境。

另外，目前人類心儀的火星移民按現有的航天飛行器的速度平均也需要200多天（水手6號1969年飛經火星用了115天，維京2號軌道器/著陸器1975年飛經火星用了333天），在移民途中和到了火星人類都面臨著孕育后代的任務。

但是，在太空生育必須克服兩個主要難題，一是微重力，另一是強輻射。關于微重力對生育的影響，也有一些研究人員在地球上模擬太空的微重力環境進行過動物試驗。加拿大圣文森特山大學生物學家塔瑪拉·弗朗茲·奧頓納爾帶領的團隊利用生物反應器通過快速旋轉模擬微重力狀態，這種狀態通常是在星際空間中才出現，是一種極低重力狀態。

在試驗中，研究人員把斑馬魚經過受精10～14個小時的受精卵放入一個微重力狀態的生物反應器中，以觀察這些受精卵發育成后代后的骨骼及頭骨中軟骨的生長。當受精卵孵化成幼魚時，研究人員將這些斑馬幼魚染成藍色，并將它們與那些未在微重力環境下生活的幼魚進行對比。

結果顯示，經受了微重力環境的斑馬魚幼魚的鰓弓發生了變化。此后，這些幼魚在后來的一生中還出現了許多缺陷。在數月時間里，它們頭骨的基骨發生了彎曲。另外一項研究也發現，經過生物反應器微重力環境的斑馬魚的前庭系統存在許多缺陷，最終導致它們過早死亡。

另外，2010年，曾經跟隨美國航空航天局STS-131任務組完成太空飛行的16只小鼠出現了卵巢萎縮癥狀。科學家推斷，它們的生殖系統已“關閉”。這意味著太空環境對生物生殖和發育有嚴重影響。

上述試驗都是在卵子受精形成受精卵或胚胎的情況下進行的。如果是人類在太空生育，另一個必須解決的前提是，在太空的微重力環境下進行性愛。這個研究據說美國和蘇聯曾經讓宇航員進行過，總體結論是，由于微重力環境，只有4種做愛姿勢適宜在失重狀態下進行。但是，即便能進行性愛，精子進入女性體內也比較困難，并且有可能造成宮外孕，因此太空生育的第一步——性愛和讓精子與卵子結合也存在較大難度。

從太空育種看太空生育

研究人員已經研究過微重力狀態對動物生殖的影響，但是，輻射對生育的影響卻沒有在動物身上專門研究過，更不用提在人身上進行試驗了。不過，可以比照的試驗是作物的太空育種。太空育種也是在強輻射和微重力條件下進行的。

太空輻射的輻射源包括宇宙射線和太陽風暴的各種電子、質子、低能重離子和高能重離子等，如伽馬射線，這種射線在核爆炸之后也會產生。DNA和細胞膜是放射線作用的靶子。空間輻射，如伽馬射線（是一種高能射線）主要導致生物遺傳物質的損傷，如突變、腫瘤形成、染色體畸變、細胞失活、發育異常等。輻射能非常顯著地引起DNA分子的雙鏈斷裂和細胞膜結構改變，導致基因的缺失、錯位、重復等，而且在微重力條件下輻射對作物種子的誘變作用將會加強。

這也意味著，太空育種也依賴微重力環境。太空的重力環境不及地球上重力十分之一，是引起植物遺傳變異的重要原因之一。微重力可以通過增加植物對其他誘變因素的敏感性和干擾DNA損傷修復系統的正常運作，從而加劇生物變異，提高變異率。

強輻射和微重力造成作物種子的DNA突變是隨機的，誘變方向具有不確定性。有的種子可產生有益突變，形成高產、優質、早熟、多抗的良種。但是，更多的種子是產生不良突變。因此，太空育種造成的變異結果不可預測，而且大部分變異并非人類所需要。例如，有的作物種子經過太空育種后生成的作物會變矮，葉片變小，產量降低。一般來說，太空育種變異率為5%～10%，最高的誘變率可超過10%，其中有益突變率為2%～3%。

另外，太空育種的益處是，時間短，空間誘變植物一般在第4代可穩定，少數在第3代就可穩定，比常規育種的第6代穩定提前2代，對縮短育種周期極為有利，可以節約許多人力物力。當然，太空育種造成的基因突變也較多。例如，水稻自然變異的概率在20萬分之一，化學誘變的變異概率是千分之幾，但太空育種的水稻變異概率可達百分之幾。

人在太空生育現在尚不可能

簡單地拿植物與動物的繁衍相比顯然并不科學，更不能拿太空育種與人在太空生育相比。但是，基于生物繁衍的一般規律可以知道，由于微重力和強輻射，人在太空生育肯定會造成對胎兒的損害，后代產生畸形的概率要大得多。

正因為如此，現在航天員，尤其是女航天員在上天返回地面后，都要經過一段時間的休息和恢復后才能生育，以避免太空環境對后代的影響。

中國首位女航天員劉洋已經做了母親，從她生育的過程可以看到現在人類是在避免在太空生育。為了避免太空環境對人類生育的影響，在選拔女航天員時有三種模式，一種是已婚已育，一種是已婚未育，還有一種是未婚未育。考慮到太空探索可能會對女性生育產生不利影響，在選拔女性航天員時就首先考慮已婚和有過生育的。盡管已婚已育是最理想的模式，但也有缺點，因為已婚已育者年齡偏大，對訓練會有影響。

不過，從綜合條件考慮來看，已婚未育也并非不可以，所以在當時進入最后一輪選拔的6名女航天員候選人中，包括劉洋在內有5人尚未生育。但是，劉洋被選中擔任航天任務還有一個自身的年齡問題，即瀕臨女性生育的高齡階段。劉洋是2012年6月16日隨神舟九號載人飛船升空的，當時劉洋已經34歲，其家人尤其是劉洋的公公、婆婆非常希望劉洋早點生育一個孩子，但也很明確，前提是不能耽誤工作。

劉洋是2014年8月生產的，也符合以前國際上女航天員參加航天任務后生孩子的時間，即一年之后生育比較好。因為，即便太空環境對女航天員有一定影響，在一年之后，影響也不算大了。例如，蘇聯第一位女航天員捷列什科娃完成一次航天飛行回到地球5個月后，與同是航天員的尼古拉耶夫于1963年11月3日結婚，在1964年6月10日生下一名健康的女孩，孩子重3100克，身長51厘米。唯一的不足是，這個孩子“稍為早產了一點”。1984年在太空行走的第一位蘇聯女航天員斯韋特蘭娜·薩維茨卡婭返回地球一年半后也“喜得貴子”。

劉洋孕育孩子已經是在35歲。在克服了高齡和太空環境的不利因素后劉洋成為母親確實是一件值得恭賀的事，但更重要的是這本身就證明，只要保護嚴格，如身穿防輻射的太空服，短期失重的太空環境不會對人的健康和女性的生育造成不利影響。當然，劉洋孕育孩子控制在35歲的高齡之前，這也避免了高齡生育的不利影響，因為高齡女性生育不僅危及母親的生命，孕婦的死亡率更高，而且也影響后代的生理和智力。

迄今已有近60名女航天員一次或多次進入太空，她們占整個航天員的10%以上，而且見諸于報道的女航天員都產下的是健康的孩子，所以現在認為太空生活對女航天員生理并不會造成什么影響。但是，也有語焉不詳的消息稱，如果女航天員上天后，短期內懷孕可能會受到影響，國外也有過女航天員返回地面懷孕后流產或者產下畸形嬰兒的先例。

女航天員的婚育是一個需要進一步深入研究的領域，由于保密的原因，要證明在這一領域工作的女性生育與其他領域女性的生育并無差異也很困難，至少要比證明試管嬰兒與正常孕育的嬰兒一樣健康要困難很多。而且，航天領域的神秘和女航天員的數量之少也難以獲取更多的比較樣本。

從目前情況來看，航天員做母親也是避免了太空的強輻射和微重力環境后才有了健康的后代，這意味著人類要克服太空的不利環境安全生育，還有很長的路要走。

【責任編輯】張田勘