人類能在太空中繁衍后代嗎？

志蘭

有一件事是人人都擅長的，那就是制造更多的人。我們是如此多產的嬰兒制造者，以至于現在已有70億人住在這個星球上。但我們的生殖能力可能很快就會受到考驗。

無論是由于人口過剩、環境破壞還是僅僅為了探索，人類都會將目光投向太空，希望完成地外殖民。但鑒于整個太空普遍存在的嚴酷輻射，再加之低重力環境帶來的挑戰，在太空繁衍后代這件事，說起來容易做起來難。為此，科學家正努力解答人類能否在太空中完成正常生殖過程這一問題。

從20世紀60年代美國宇航局的雙子座計劃中，研究人員已經了解到太空旅行可能對人體健康有害。科學家注意到，宇航員在進入太空不到兩周后，他們腳上的骨密度減少了6%，肌肉萎縮的速度也變得更快。從那以后，我們了解到宇宙射線在太空和空間站內無處不在，宇宙射線的危害巨大，會導致癌癥和組織疾病，還被證明會對DNA和神經系統造成損害。

太空是一個充滿危險的地方，即使對訓練有素的宇航員來說也是如此。那么，惡劣的環境會對脆弱的胚胎、胎兒和新生兒造成什么影響？首先，我們應該考慮的是：它是如何影響我們的生殖系統的？答案在很大程度上仍然未知。科學家們甚至不知道女性是否能在太空中受孕，更不用說孕育。

雖然在生理學上困難重重，但研究人員仍在試圖回答這個關鍵的問題：如何在太空中創造健康的嬰兒？

小鼠的太空受精實驗

要在太空中繁殖，每一步都不容易。

據我們所知，從來沒有人在太空發生過性行為，因為太空中幾乎沒有地心引力，想要抓著你的伴侶都很困難，更別說讓功能完善的精子和卵細胞相遇，然后擦出懷孕的火花了，這需要大量細胞完美配合行動。

幾十年來，科學家們一直致力于解開太空生殖之謎。“太空競賽”結束后，宇航員們開始把魚、蛔蟲、青蛙和蠑螈帶進太空軌道，以測試它們在地球之外的繁殖能力。令人震驚的是，它們都成功地生出了健康的后代。但在這個過程中，仍然有障礙橫在科學家面前。1979年，在一顆俄羅斯的衛星上，雄性和雌性小鼠在18.5天的“太空旅行”中發生了令人驚訝的事情：它們要么未能成功受精，要么選擇不交配——這是地球上聞所未聞的嚙齒動物禁欲的現象。隨后，小鼠試驗的結果引起了廣泛的關注。

嚙齒類動物是哺乳動物，它們的解剖學、生理學和基因與我們人類相似。西北大學婦產科研究副主任特蕾莎·伍德拉夫說，小鼠與人類非常相似，在它們懷孕早期發生的任何問題都可能與人類在妊娠中出現的問題一樣。其他研究人員也表示同意。

日本山梨大學高級生物技術中心主任、遺傳學家若山照彥說：“因為只有哺乳動物才有胎盤，因此要了解胎盤發育在太空中的影響，我們只有通過哺乳動物試驗。”在過去的十年中，他一直在研究哺乳動物（主要是小鼠）如何在太空中繁殖后代。由于引力對受精和胎兒的生長都至關重要，因此若山照彥想要探究小鼠是否可以在微重力（類似于空間站中重力水平）環境中受精。

2009年，若山照彥從小鼠身上提取出卵子和精子，然后將它們放到一個模擬微重力的裝置中。他觀察到精子會游向卵子，幾天后，胚胎從微重力環境被移植進標準重力下的小鼠母體中。若山照彥和同事們發現，實驗的結果喜憂參半：雖然有很多發育正常的幼崽誕生，但也有大量胚胎在移植后出現了發育不良的情況。與正常情況相比，微重力環境下的小鼠胚胎更難成功繁育后代。

為了驗證這些情況是否會在微重力與高輻射環境下重演，若山照彥向日本宇宙航空研究開發機構提出申請，希望在國際空間站（ISS）重復上述研究。但這一次，宇航員將從活小鼠體內提取精子和卵子，然后將體外受精的胚胎移植回小鼠體內，這一切都是在微重力的條件下進行的。這個計劃的難度相當大，因為小鼠從未在太空成功繁殖過。但是，它們的精子卻做到了。

若山照彥現在是美國國家航空航天局（NASA）“太空幼崽”項目的首席研究員，他將小鼠精子冷凍干燥并保存在室溫下。2013年，三組凍干樣本被送往國際空間站，他將研究在空間站上呆了不同時間后的樣本的生存能力。與研究微重力作用下的受精和妊娠不同，這項工作將幫助分析空間輻射對雄性生殖細胞的影響。

若山照彥說，由于國際空間站暴露于強輻射下，這可能會導致精子 DNA 分解，改變后代的遺傳物質。雖然沒有太多的研究關注DNA受損的小鼠的健康狀況，但是他的研究逐漸給出了答案。

進入國際空間站 9 個月后，其中一些精子顯示出輕微的DNA受損跡象，但它們仍能繼續產下正常、健康的幼崽。若山照彥的團隊現在正在分析在國際空間站上飛行了3年的樣本。他們隨后將研究最后一批在太空生活了6年的樣本。

如果冷凍技術成熟，若山照彥計劃將冷凍的小鼠胚胎運送到國際空間站，以研究下一個問題：為什么它們不能在太空中完全發育。

從小鼠到火星人

小鼠可能是人類在太空中繁殖的最佳模型之一，但盡管有相似之處，它們與真正的人類還是相去甚遠。

堪薩斯大學醫學中心的生殖生物學家約瑟夫·塔什指出，如果沒有功能完善的人類精子和卵子，我們在太空中的殖民無法長時間維系。自 1996 年以來，他一直在與 NASA 合作。直到幾年前，他的研究也主要集中在太空飛行對小鼠和其他動物的影響上。但在2018年4月，他使用了一種類似若山照彥的方法，將冷凍精子送入太空——但是這次使用的是人類的精子。

這項名為“微11”的實驗從12名健康、有生育能力的男性身上收集了精子。在國際空間站的一個實驗室里，宇航員將冷凍的樣本解凍，并將它們與一種化學混合物混合，從而誘使精子游動。從本質上說，這種混合物的化學信號欺騙了精子，讓它們以為自己正朝著子卵游去。然后，宇航員用高倍顯微鏡拍攝精子的運動，試圖了解在太空中精子是否具備讓卵子受精的生理能力。

“沒有激進的想法，很難在太空生存下去，即使有些想法目前看來會飽受爭議。”塔什說，“當你在顯微鏡下觀察時，精子的外觀會發生各種變化。你可以看到精子使卵子受精所需要的非常特殊的頭部變化。當精子接近目標時需要加快速度，而頭部的細胞需要融合在一起，這樣它們就有足夠的力量沖破卵子。如果它們不這樣做，受精就不可能實現。”

這些樣本現在已經重返地球，但塔什說，還需要一年的時間來梳理它們微小的生殖活動，并確定太空的精子是否能讓卵子受精。一旦“微11”計劃完成，他就會直接進入下一個宇宙難題：太空中女性的生育能力。

塔什已經找到了一些擔憂的理由。他研究了2010年和2011年隨美國宇航局航天飛機飛行的雌性小鼠，發現它們的黃體——卵巢中負責產生性激素和培育初生胚胎的短命腺體——出現了問題。

“我們發現，在所有暴露于太空飛行12至15天的雌性小鼠體內，黃體要么完全缺失，要么僅剩余極少部分。”塔什說。這意味著進入軌道僅僅兩周，就會導致潛在的生殖問題出現。

他計劃2020年將活的雌性小鼠送往國際空間站，這些已經受孕的小鼠將進行一次30到37天的太空旅行。這將覆蓋它們的生殖周期（從受孕到出生只需要幾周時間），塔什的目標是最終找出小鼠在太空中繁殖有困難的原因。

伍德拉夫是西北地區生殖科學中心的主任，他的計劃更進一步，他計劃將冷凍的人類卵子和精子送入太空，看看它們是否會成功受精。

伍德拉夫和一組研究人員最近發現了“鋅火花”——在受精的那一刻，鋅元素的流動使得卵子出現一道閃光。作為受精的標志，鋅火花可以使科學家真正看到太空中人類生命的最初階段。

火星上繁殖的現實問題

伍德拉夫和塔什將著手研究人類生殖細胞。但他們也認為，全面的太空人體試驗，包括懷孕和分娩，不會在近期出現。

波蘭信息技術與管理大學的哲學助理教授康拉德·斯佐西克認為，即使還要再經歷幾十年的發展，但我們也應該開始為太空繁殖的嚴酷現實做好準備。在2018年發表于《期貨》雜志的一篇論文中，他從科學之外的層面闡述了嬰兒定居火星的影響。

“我們可能會將火星人口計劃當成冷冰冰的任務、目標，”斯佐西克說，“這樣，個人就會消融在集體之中。而個體的自由與決定很可能不復存在，性與生殖也是一樣，這似乎違背了倫理標準和道德直覺。”

斯佐西克表示，為了在一個低重力、充斥著輻射的世界里創造健康的后代，基因編輯、通過基因選擇性伴侶和組織性的生殖政策都不應被考慮進去——這種政策在地球上被稱為優生學。當然，即使有這些預防措施，嬰兒出生時仍可能有殘疾，而且由于資源非常有限，火星社會可能無法照顧他們。

斯佐西克說：“要在太空中成功生存，可能需要采取激進的、目前無法接受的或有爭議的決定和行動。”

無論是否爭論不休，在地球之外建立定居點都將標志著人類的革命性一步。成為星際物種是一條危險的道路，我們應該謹慎地移步而不是魯莽地奔跑。我們已經朝著創新而又漸進的實驗邁進了一步，但我們的火星夢想之路還很遙遠。

地球和火星

地球和火星也許是鄰居，但這兩個星球的情況卻截然不同。人類已經習慣了地球充足的陽光、沉重的重力和它所帶來的保護，也習慣了地球的大氣層和磁場。

另一方面，火星這顆紅色星球的溫度極低，引力小，而且對有害輻射沒有進行處理。當到達火星真的成為現實的時候，可能會讓你重新思考成為宇航員的夢想。