Για πρώτη φορά έμβρυα ποντικών αναπτύσσονται στο διάστημα και μάλιστα χωρίς εμφανή προβλήματα, σε μια προσπάθεια μελέτης της αναπαραγωγής των θηλαστικών στις ακραίες περιβαλλοντικές συνθήκες που επικρατούν μακριά από τη Γη. Η ζωή στις αφιλόξενες συνθήκες του διαστήματος έχει απασχολήσει ιδιαίτερα τους επιστήμονες. Εδώ και πολλά χρόνια διεξάγονται πειράματα τόσο στους διαστημικούς σταθμούς όσο και σε περιβάλλοντα που προσομοιάζουν το διάστημα, προκειμένου να διερευνηθεί η δυνατότητα των οργανισμών και κατ’ επέκταση του ανθρώπου να επιβιώσει για μεγάλα χρονικά διαστήματα μακριά από τη Γη. Συχνά απαιτείται συγκεκριμένος εξοπλισμός και ειδικά σχεδιασμένα διαστημικά σκάφη ή διαμορφωμένοι χώροι στους διαστημικούς σταθμούς. Παρά τις δυσκολίες έχουν πραγματοποιηθεί αρκετές αξιοσημείωτες μελέτες που αφορούν την επιβίωση στο διάστημα.
Στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό έχουν διεξαχθεί πολυάριθμες έρευνες σχετικά με την επίδραση της μικροβαρύτητας στον ανθρώπινο οργανισμό. Οι έρευνες επικεντρώνονται κυρίως στην ατροφία των μυών, στην απώλεια οστικής μάζας και στις επιπλοκές στο καρδιαγγειακό σύστημα. Η κατανόηση της επίδρασης της μικροβαρύτητας στον άνθρωπο θα δώσει σημαντικές πληροφορίες που αφορούν την επιβίωση του ανθρώπου στα μακροχρόνια διαστημικά ταξίδια. Ένας άλλος παράγοντας που μελετάται είναι η έκθεση στην κοσμική ακτινοβολία που μπορεί, επίσης, να επιβαρύνει την υγεία των αστροναυτών. Το πρόγραμμα της ΝΑSΑ “Radiation Dosimetry Experiment (RaD-X)” αποτελεί ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα τέτοιας έρευνας, όπου μελετάται η ποσότητα της ακτινοβολίας και οι μέθοδοι θωράκισης και προστασίας των αστροναυτών από αυτήν. Άλλα γνωστά διαστημικά πειράματα αφορούν την καλλιέργεια φυτών σε συνθήκες μικροβαρύτητας. Για την πραγματοποίηση διαστημικών ταξιδιών μεγάλης διάρκειας οι αστροναύτες θα πρέπει να εξασφαλίσουν τη διαθεσιμότητα και την επάρκεια τροφής. Για το λόγο αυτό θα χρειαστεί να μπορούν να καλλιεργήσουν διάφορα είδη φυτών που θα αποτελέσουν μέρος της διατροφής τους. Με το εγχείρημα “ Vegetable Production System (Veggie)” που υλοποιείται στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό, οι αστροναύτες καλλιεργούν εκεί λαχανικά που θα μπορούν να εμπλουτίσουν τη διατροφή τους στις μακροχρόνιες αποστολές. Ταυτόχρονα διερευνούν την ανάπτυξη των φυτών σε συνθήκες μικροβαρύτητας και κοσμικής ακτινοβολίας. Εκτός από τα φυτά, οι αστροναύτες μελετούν και την ικανότητα επιβίωσης και πολλαπλασιασμού διάφορων μικροοργανισμών στις ακραίες περιβαλλοντικές συνθήκες του διαστήματος.
Έμβρυα ποντικών αναπτύχθηκαν στο Διεθνή Διαστημικό Σταθμό για πρώτη φορά για να ελεγχθεί η δυνατότητα αναπαραγωγής των θηλαστικών σε συνθήκες μικροβαρύτητας και αυξημένης ακτινοβολίας. Η ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον Ιάπωνα βιοεπιστήμονα Teruhiko Wakayama από το Πανεπιστήμιο Yamanashi, κατόρθωσε να αποδείξει ότι τα έμβρυα των θηλαστικών μπορούν να αναπτυχθούν και ότι δεν επηρεάζονται άμεσα από τις δύσκολες περιβαλλοντικές συνθήκες του διαστήματος. Τα αρχικά στάδια των πειραμάτων υλοποιήθηκαν στο εργαστήριο στη Γη. Έμβρυα στο στάδιο των δύο κυττάρων απομονώθηκαν από τη μήτρα θηλυκών ποντικιών που τα κυοφορούσαν. Στη συνέχεια καταψύχθηκαν σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες. Τα κατεψυγμένα έμβρυα ταξίδεψαν με προορισμό τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό με τον πύραυλο SpaceX τον Αύγουστο 2021. Ήταν τοποθετημένα μέσα σε συσκευές που σχεδιάστηκαν από την ερευνητική ομάδα έτσι ώστε οι αστροναύτες να μπορούν να διαχειριστούν το ευαίσθητο βιολογικό υλικό χωρίς αυτό να καταστραφεί. Πράγματι, οι αστροναύτες ξεπάγωσαν τα έμβρυα και τα τοποθέτησαν σε καλλιεργητικό υλικό. Εκεί παρέμειναν τα έμβρυα για 4 μέρες. Άλλωστε δεν θα μπορούσαν να επιβιώσουν για περισσότερες μέρες έξω από τη μήτρα του θηλυκού ζώου. Έπειτα οι αστροναύτες τα συντήρησαν με χημικές διαδικασίες και τα έστειλαν ξανά πίσω στη Γη. Τα έμβρυα μεταφέρθηκαν στο εργαστήριο και εκεί υποβλήθηκαν σε διάφορες δοκιμασίες ώστε να διαπιστωθεί κατά πόσο επηρεάστηκαν από τις περιβαλλοντικές συνθήκες που επικρατούν στο διάστημα.
Τα έμβρυα δεν είχαν κατεστραμμένο γενετικό υλικό, γεγονός που θα ερμηνευόταν από την έκθεση σε αυξημένη ακτινοβολία. Σύμφωνα με τους ερευνητές, αυτό μπορεί και να οφείλεται στο μικρό χρονικό διάστημα παραμονής τους στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό. Επιπλέον η δομή και η διαφοροποίηση των κυττάρων δεν επηρεάστηκαν από τις δυσμενείς περιβαλλοντικές συνθήκες. Από κάθε γονιμοποιημένο ωάριο σχηματίστηκαν βλαστοκύστες, δηλαδή, δομές από δύο ομάδες κυττάρων που θα αποτελούσαν τη βάση για την ανάπτυξη του εμβρύου και του πλακούντα, χωρίς να παρατηρηθούν μορφολογικές αλλοιώσεις. Στα μελλοντικά σχέδια των ερευνητών εντάσσεται η εμφύτευση αυτών των εμβρύων σε μήτρες θηλυκών ζώων για να διερευνηθεί κατά πόσο μπορούν αυτά να γεννηθούν και να αναπτυχθούν σωστά. Σε προγενέστερη μελέτη της NASA στάλθηκαν αρουραίοι που κυοφορούσαν έμβρυα στο διάστημα για 9 με 11 ημέρες. Μόλις επέστρεψαν στη Γη γεννήθηκαν αρουραίοι χωρίς κλινικά ευρήματα, γεγονός που οφειλόταν στη φυσιολογική ενδομήτρια ανάπτυξή τους, παρά το διαστημικό τους ταξίδι.
Η ανάπτυξη των εμβρύων των θηλαστικών στο Διεθνή Διαστημικό Σταθμό, σε συνθήκες μικροβαρύτητας και αυξημένης ακτινοβολίας, αναμένεται να δώσει πολύτιμες πληροφορίες για τη δυνατότητα επιβίωσης και αναπαραγωγής στο διάστημα γεγονός που μπορεί να επηρεάσει μελλοντικές μακροχρόνιες διαστημικές αποστολές.
Πηγές:
- Sayaka Wakayama et al. Effect of microgravity on mammalian embryo development evaluated at the International Space Station. iScience 26, 108177 November 17, 2023
- April E. Ronca and Jeffrey R. Alberts Physiology of a Microgravity Environment Selected Contribution: Effects of spaceflight during pregnancy on labor and birth at 1 G. Journal of Applied Physiology 2000 89:2, 849-854
