在太空中怀孕和繁衍人类 还有哪些科学疑问有待解决？

航太界正在做出宏伟的承诺。

今年五月，美国太空总署（NASA）详细阐述了耗资200亿美元的计划，旨在建造一座由核能和太阳能供电的永久性月球基地。

到2032年，美国太空总署希望人类能够在月球上拥有“半永久性”的住所。

美国太空总署也正在计划首次将人类送上火星，预计这趟旅程将耗时七到十个月。

但如果我们想要在地球之外长期生活，我们也需要在那里繁衍后代——这意味着我们需要找到方法来适应一些陌生的环境。

地球有磁场和浓厚的大气层保护，而月球和火星等天体的表面则遭受高强度太空辐射的轰击。而且，由于它们比地球小，我们在那里感受到的重力也弱得多。

此外，前往这些天体的过程也需要考虑——长途太空飞行可能会对人体，进而对生育能力产生影响，而这些影响我们目前尚未完全了解。

尽管在其他星球甚至外太空怀孕听起来像是科幻小说里的情节，但越来越多的科学家正在对此进行更深入的研究。

从科幻小说到科学研究

妮可‧麦克弗森博士（Nicole McPherson）是澳洲阿德莱德大学的高级讲师，同时也是共济会男性健康与福祉中心精子与胚胎生物学研究小组的负责人。

在和丈夫一起观看了一部太空纪录片后，她开始研究在太空中繁殖的可能性。

“最初只是一个可能很有趣的科幻小计划……现在却发展成了一个重要的研究领域。”麦克弗森说。

她与研究团队合作，在一个模拟生殖道的迷宫中，测量了精子在微重力环境下（类似外太空的重力环境）的导航能力。

他们发现，有些精子基本上迷失了方向，能够到达迷宫终点的精子数量比正常重力对照组减少了50%。

虽然这项研究并未模拟火星等特定行星上的重力条件，但麦克弗森表示，它揭示了地球重力在精子正常行为中所扮演的角色。

“这凸显了精子在自然受孕过程中所利用的基本引力。”她说。

重力带来的挑战不仅限于受孕。研究人员也研究了微重力对小鼠胚胎发育最初24小时的影响。

“我们观察到更糟糕的结果——胚胎发育不良，早期胚胎的特征也存在缺陷。”麦克弗森说。

美国太空总署高级研究科学家法蒂·卡鲁亚博士（Fathi Karouia）表示：“微重力会影响细胞的分裂、自我组织和通讯——所有这些都是受精和早期胚胎发育所必需的过程。”

辐射暴露

太空探索的第二个主要挑战是辐射。

众所周知，辐射对生殖细胞有害——生殖细胞是发育成男性精子和女性卵子的特殊细胞。

地球磁场保护我们免受太空中最严重的辐射侵害，但在地球磁场之外，包括火星上，情况就截然不同了。

土耳其健康科学大学的航空航天医学专家阿卜杜勒·拉赫曼·恩金博士（Abdurrahman Engin）表示，银河宇宙射线（GCR）是由超新星爆发等宇宙事件产生的。

这些爆炸产生的粒子可以穿透太空船的防护罩，深入人体组织——其强度远远超过地球上的辐射。

他进行了一项研究，旨在回答一个简单的问题：未来火星任务中，假设怀孕期间，太空人所受到的银河宇宙射线辐射量是否会超过地球上被认为对怀孕安全的辐射水平。

“不幸的是，答案似乎是肯定的。”他说。

在从地球到火星大约六个月的旅程中，怀孕的太空人可能会受到90到300毫西弗（millisievert）的累积辐射。

这远远超过了美国国家辐射防护和测量委员会建议的怀孕职业暴露限值5毫西弗。

如此高的暴露量可能会对发育早期阶段的胚胎和胎儿造成重大风险，可能会损害其 DNA。

恩金说：“早期发育过程中细胞的快速分裂和器官形成意味着，即使是DNA结构、DNA 修复或细胞生长的微小破坏也可能导致终生后果。”

这些风险包括流产、生长受限、先天性异常、神经系统缺陷以及儿童终生癌症风险增加。

恩金博士表示，一些技术，例如太空船屏蔽或在太阳周期的特定阶段安排任务，可以降低风险，但要完全阻挡宇宙射线“极其困难”。

卡鲁亚指出，辐射和微重力共同作用“从根本上影响生物学”，但除此之外还有其他挑战。

“太空飞行也会扰乱荷尔蒙调节、睡眠周期和昼夜节律，而所有这些都与生殖健康密切相关。”他说。

他解释说，当这些因素结合在一起时，会扰乱精子或卵子的品质，以及怀孕期间胎儿生长所需的荷尔蒙等方方面面。

生物学课程

了解人类能否在太空中繁衍，对于思考如何在地球之外延续生命至关重要。

瑞典乌普萨拉大学分子与细胞生物学教授扬-贝恩德‧斯图肯博格（Jan‑Bernd Stukenborg）表示，这不仅关乎人类能否在太空中繁衍，也关乎太空人的安全。

他指出，即使人类目前尚未在太空繁衍，太空人及其生殖细胞也已暴露于太空环境之中，而研究辐射对生殖细胞的影响或许有助于开发保护方法。

“如果皮肤细胞（因太空旅行）出现问题，那么当人们死亡时，该皮肤细胞也会随之死亡。”斯图肯博格说。

但即使太空人目前尚未尝试在太空中繁衍，生殖细胞的损伤也可能遗传给下一代。

“因此，我认为这些研究极为重要。”他说。

麦克弗森表示，该领域的更多研究有助于我们了解人类生物学中其他更基础的事项。

例如，她的研究发现，在实验中成功到达迷宫终点的精子似乎具有一些特征，这些特征也使它们在受精和早期发育过程中更具优势。

“如果我们能进一步了解这些精子能够成功到达终点的原因……那么我们就可以在操作体外受精（IVF）或试管动物（agriculture IVF）时做出选择。”她说。

男性偏见

专家也承认，随着越来越多的女性进入太空，关于太空生殖的研究需要扩大范围，以避免男性偏见。

斯图肯博格引用的研究表明，女性太空人在长期任务中主要服用避孕药来抑制月经。

但麦克弗森表示，太空环境对月经周期的影响还需要进一步研究。

“我们目前还无法真正评估这个问题。”她说。

卡鲁亚表示，有证据显示卵巢功能可能受到辐射影响，而微重力可能会干扰卵子成熟。

他说，目前最大的认知空白之一，就是怀孕本身。

“我们几乎没有关于哺乳动物怀孕如何在太空中完全进行的现代数据，尤其是在着床、胎盘发育和器官形成方面。”他说。

几乎所有人都认同一点——还有很多工作要做，而且至关重要。

“这不应该是一个禁忌话题……我们现在就必须思考这个问题。”斯图肯博格说。