(Teruhiko Wakayama/Universität Yamanashi) Laut einer neuen Studie wurden gesunde „Weltraumwelpen“ aus gefriergetrocknetem Mäusesperma geboren, das den Planeten fast sechs Jahre lang an Bord der Internationalen Raumstation (ISS) umkreiste.
Das sind gute Nachrichten, denn auf der ISS gibt es DNA-schädigende Strahlung mehr als 100-mal stärker als auf Erde . Jenseits der ISS, die durch das Magnetfeld unseres Planeten immer noch vor einem Teil der Strahlung geschützt ist, ist die Strahlung sogar noch stärker.
„Es ist sehr wichtig, die Auswirkungen der Weltraumstrahlung nicht nur auf lebende Organismen, sondern auch auf zukünftige Generationen zu untersuchen, bevor das ‚Weltraumzeitalter‘ kommt“, schreiben die Autoren in der Arbeit.
„Weltraumstrahlung kann DNA-Schäden an Zellen verursachen und Bedenken hinsichtlich der Vererbung von Mutationen bei Nachkommen nach der Erforschung des Weltraums hervorrufen.“
Wenn menschliche Spermien im Weltraum ähnlich widerstandsfähig sind und die Erde in Zukunft unbewohnbar wird, könnten gefriergetrocknete Spermien möglicherweise eine Rolle bei der Wiederbesiedlung von Weltraumkolonien spielen.
Verwandt: Sexy Schwimmer: 7 Fakten über Sperma
Als Klimawandel und potenzielle apokalyptische Zukünfte zwingen Menschen dazu, über die Grenzen unseres Planeten hinaus nach möglichen lebenswerten Planeten oder Monden im Weltraum zu suchen. Forscher versuchen zu verstehen, ob Weltraumstrahlung die Gesundheit von Säugetieren und anderen Tieren schädigen würde DNA und es unmöglich machen reproduzieren und die Menschheit am Leben halten.
(Teruhiko Wakayama/Universität Yamanashi)
Über: Embryonen entwickelten sich im Labor nach der Befruchtung mit gefriergetrocknetem und im Weltraum gelagertem Sperma normal. Sie sind hier in einem Acht-Zellen-Stadium zu sehen.
Es gebe jedoch keine einfache Möglichkeit, die langfristigen Auswirkungen der Weltraumstrahlung auf biologische Materialien zu untersuchen, schrieben die Autoren.
Es ist schwierig, lebende Tiere oder Zellen zur ISS zu bringen, dem nächstgelegenen Weltraumknotenpunkt für solche Forschungen, da diese Zellen ständig gewartet werden müssen.
Die meisten Studien zu den Auswirkungen der Weltraumstrahlung seien nicht im Weltraum, sondern unter weltraumähnlichen Bedingungen durchgeführt worden, heißt es in der Studie.
Das ist eine Herausforderung, denn die Weltraumstrahlung umfasst viele Arten energiereicher Teilchen – wie Sonnenwind, solare kosmische Strahlung und galaktische kosmische Strahlung –, die auf der Erde nicht reproduziert werden können.
In der neuen Studie entdeckten japanische Forscher eine neuartige Methode zur Untersuchung der Strahlung auf Säugetierspermien.
Die Forscher gefriergetrocknetes Mäusesperma, eine Technik, die es ermöglichte, das Sperma über ein Jahr lang bei Raumtemperatur aufzubewahren.
Dadurch konnte das Team das Sperma ohne Gefrierschrank zur ISS befördern. Durch die Dehydrierung der Spermien konnten auch die Startkosten niedrig gehalten werden, da zur Lagerung der Spermien „leichte und kleine“ Ampullen verwendet wurden, heißt es in der Zeitung.
Die Spermien wurden im August 2013 zur ISS gebracht und nach ihrer Ankunft von Astronauten in einem Gefrierschrank bei minus 139 Grad Fahrenheit (minus 95 Grad Celsius) gelagert.
Einige der Proben kamen nach neun Monaten zurück, andere nach zwei Jahren und neun Monaten, und die letzten Proben kamen nach fünf Jahren und zehn Monaten zurück – die längste Zeit, in der biologische Proben auf der ISS aufbewahrt wurden.
Nach neun Monaten stellten die Forscher etwas stärkere Schäden an der DNA und den männlichen Gametenkernen der Spermien fest als bei gesunden Kontrollpersonen, Befruchtungs- und Geburtenraten waren jedoch ähnlich, berichteten sie in einem 2017 in veröffentlichten Artikel Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften .
Langfristige Weltraumeffekte
In der neuen Studie untersuchten die Forscher die restlichen Spermienproben.
Sie verwendeten sogenannte „Atomspurdetektoren aus Kunststoff“, ein Gerät aus Polymeren, die auf geladene Teilchen reagieren, und „Thermolumineszenzdosimetrie“, ein Gerät, das die Strahlungsenergie absorbiert und einfängt, um herauszufinden, wie viel Strahlung die Spermien absorbiert haben.
Anschließend testeten sie das Ausmaß der DNA-Schädigung an den Kernen der Spermien.
Sie fanden heraus, dass die Spermien etwa 0,61 Millisievert (mSv) pro Tag absorbierten. Im Vergleich dazu liegt der NASA-Grenzwert für Astronauten, die im erdnahen Orbit Strahlung ausgesetzt sind, bei etwa 50 mSv/Jahr oder 0,14 mSv/Tag. laut NASA .
Die Forscher fanden heraus, dass die Langzeitlagerung an Bord der ISS die DNA in den Spermien nicht wesentlich schädigte.
Nachdem sie das Sperma rehydriert hatten, injizierten sie es weiblichen Mäusen und stellten fest, dass die Mäuse acht gesunde Junge zur Welt brachten.
Diese Welpen zeigten keine Unterschiede in der Genexpression im Vergleich zu den Kontrollen – acht Welpen, die aus auf der Erde auf die gleiche Weise konservierten Spermien geboren wurden.
„Bisher ist dies die einzige Methode, mit der die Auswirkungen der Weltraumstrahlung auf die nächste Generation untersucht wurden“, schreiben die Autoren.
Die Forscher trafen auch auf gefriergetrocknetes Mäusesperma Röntgenstrahlen auf der Erde und stellte fest, dass Spermien, die einer solchen Strahlung ausgesetzt waren, dennoch gesunde Welpen hervorbringen konnten.
Die Forscher stellten fest, dass es zwar Unterschiede in der DNA-Schädigung durch Röntgenstrahlen im Vergleich zur Weltraumstrahlung gibt, sie schätzen jedoch, dass gefriergetrocknetes Mäusesperma auf der ISS über 200 Jahre lang konserviert werden kann, bevor es nicht mehr lebensfähig wird.
Dennoch ist noch nicht klar, wie sich die Ergebnisse auf menschliche Embryonen übertragen lassen.
Das gefriergetrocknete Sperma zeigte eine „starke Toleranz“ gegenüber Weltraumstrahlung. Die Autoren vermuten, dass dies am Mangel an Wassermolekülen in gefrorenen Zellen liegen könnte; Es wird angenommen, dass Strahlung DNA-Schäden durch freie Radikale hervorruft, die entstehen, wenn energiereiche Teilchen mit Wassermolekülen in Zellen interagieren, schreiben die Forscher.
Dennoch ist die ISS kein gutes Beispiel für den Weltraum, da sie immer noch im schützenden Magnetfeld der Erde kreist. Der Studie zufolge kann die Strahlung dicht ionisierender Teilchen aus dem Weltraum zu mehr DNA-Schäden in Zellen führen.
Solche Experimente können beispielsweise mit dem von der NASA geplanten Lunar Orbital Platform-Gateway, einem unbemannten Modell, reproduziert werden Mond -Umlaufstation, schrieben sie.
Und wenn sich diese Methode als zuverlässige Methode zur Konservierung von Spermien oder Keimzellen erweist, wird in ferner Zukunft die unterirdische Lagerung anstehen der Mond „, wie zum Beispiel in Lavaröhren, könnten aufgrund ihrer sehr niedrigen Temperaturen, des Schutzes vor Weltraumstrahlung durch dicke Grundgesteinsschichten und der vollständigen Isolation vor jeglichen Katastrophen auf der Erde zu den besten Orten für eine längere oder dauerhafte Konservierung gehören“, schreiben die Forscher.
„Diese Entdeckungen sind wesentlich und wichtig für den Übergang der Menschheit ins Weltraumzeitalter.“
Die Ergebnisse wurden am Freitag (11. Juni) in der Zeitschrift veröffentlicht Wissenschaftliche Fortschritte .
Verwandter Inhalt:
7 alltägliche Dinge, die im Weltraum seltsam passieren
Die 12 seltsamsten Objekte im Universum
Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht von Live-Wissenschaft . Lies das Originalartikel hier .