Почему сперматозоиды теряются в невесомости: колонизация Марса под угрозой?
Сперматозоиды теряются в условиях микрогравитации, и это может серьезно повлиять на космические путешествия. Источник изображения: popsci.com
Сперматозоиды людей, мышей и свиней не могут найти дорогу к яйцеклетке, когда гравитация отключена — хотя плывут они при этом с обычной скоростью. Новое исследование Университета Аделаиды показало, что невесомость не замедляет сперматозоиды, а дезориентирует их: они буквально теряются. И это может стать одной из главных проблем для будущих космических колоний. И это уже не первая попытка понять, возможно ли вообще естественное зачатие в невесомости.
Что происходит со сперматозоидами в невесомости: результаты эксперимента
Исследователи из Института Робинсона при Университете Аделаиды (Австралия) решили проверить, как микрогравитация влияет на способность сперматозоидов добраться до яйцеклетки. Для этого они использовали образцы спермы трёх видов млекопитающих — людей, мышей и свиней — и поместили их в специальный лабиринт, имитирующий женский репродуктивный тракт.
Невесомость моделировали на Земле с помощью 3D-клиностата — прибора, который непрерывно вращает образцы в нескольких плоскостях. Устройство работает, «непрерывно вращая клетки или образцы в нескольких направлениях, по сути, рандомизируя направление гравитационного притяжения настолько быстро, что клетки никогда не успевают осесть или сориентироваться», — объяснила старший автор работы Николь Макферсон. С точки зрения клетки, нет постоянного «верха» или «низа» — она переживает своеобразное непрерывное свободное падение, которое приближено к невесомости в космосе.
3D-клиностат — прибор, имитирующий невесомость, вращая образцы в нескольких плоскостях
Это первый раз, когда удалось показать, что гравитация — важный фактор в способности сперматозоидов ориентироваться в канале, подобном репродуктивному тракту. Результаты опубликованы 26 марта 2026 года в журнале Communications Biology.
Почему сперматозоиды теряют ориентацию в невесомости
Результаты оказались однозначными: учёные наблюдали значительное снижение числа сперматозоидов, которые смогли успешно пройти через камеру-лабиринт в условиях микрогравитации по сравнению с нормальной гравитацией. Для человеческих сперматозоидов навигационная эффективность упала примерно на 40%.
При этом — и это, пожалуй, самая любопытная деталь — физическое движение сперматозоидов не изменилось: они плавали с нормальной скоростью, просто не могли удержаться на курсе. Проблема была не в «моторе», а в «навигаторе». Причём трудности начинаются ещё раньше, потому что даже секс в космосе с физиологической точки зрения куда сложнее, чем кажется.
Без гравитации сперматозоиды плывут с нормальной скоростью, но теряют направление
Почему так происходит? Команда под руководством репродуктивного иммунолога Ханны Лайонс пока не знает наверняка. Исследователи предполагают, что без привычного притяжения сперматозоиды теряют контакт со стенками канала, которые могут задавать направление движения. Проще говоря, в обычных условиях гравитация помогает сперматозоидам «чувствовать» стенки репродуктивного тракта и двигаться вдоль них — примерно так же, как мы ориентируемся в тёмном коридоре, касаясь стен руками. Без гравитации этот контакт пропадает, и клетки начинают блуждать.
Более длительное воздействие оказалось ещё более губительным: наблюдались задержки в развитии и, в некоторых случаях, уменьшение числа клеток, из которых формируется плод на самых ранних стадиях развития эмбриона. Картина становится ещё тревожнее, если вспомнить, что в условиях отсутствия гравитации ДНК быстро мутирует.
Верно ли то же самое для человека — пока неясно, но в клиностате сперматозоиды людей и мышей вели себя схожим образом. Это делает результаты тревожными, хотя и предварительными: исследование проводилось не в космосе, а в лабораторном симуляторе, и его ещё предстоит подтвердить в реальных условиях невесомости.
Еще больше познавательных статей вы найдете в нашем Telegram-канале. Подпишитесь прямо сейчас!
Как прогестерон помогает сперматозоидам ориентироваться в невесомости
Впрочем, исследование принесло и обнадёживающий результат. Гравитация — не единственная сила, которую сперматозоиды используют для навигации. Учёные смогли направить человеческие сперматозоиды к концу лабиринта даже в условиях микрогравитации — для этого нужно было проложить сильный химический «след» с помощью гормона прогестерона.
Прогестерон работает как химический сигнал — своего рода «биологический маяк», который яйцеклетка выделяет во время овуляции. Хемотаксис (движение клетки по химическому градиенту) частично компенсировал отсутствие гравитации.
Однако есть существенная оговорка: концентрации прогестерона, необходимые для достижения эффекта, были значительно выше тех, что естественно присутствуют в женском репродуктивном тракте. Так что это пока не готовое решение для космических колонистов, а скорее направление для дальнейших исследований.
Прогестерон помогает сперматозоидам найти яйцеклетку даже без гравитации — но в повышенных дозах
При этом многие здоровые эмбрионы всё-таки сформировались даже при оплодотворении в таких условиях — это даёт надежду, что репродукция в космосе однажды станет возможной.
Можно ли человеку размножаться в космосе: что уже известно
Это исследование — часть нарастающего потока работ, которые пытаются ответить на фундаментальный вопрос: сможет ли человечество размножаться за пределами Земли? И пока ответ скорее «мы не знаем».
Ещё в 1987 году советская миссия «Космос-1887» с крысами и эксперименты 1998 года с мышиными эмбрионами на шаттле «Колумбия» указывали на репродуктивные проблемы в космосе. В 2018 году миссия NASA Micro-11 впервые отправила человеческие сперматозоиды на МКС для изучения невесомости. Предыдущие эксперименты с морскими ежами и бычьими сперматозоидами показали, что активация движения происходит в невесомости быстрее, но подготовка к слиянию с яйцеклеткой — медленнее или вовсе не происходит.
С развитием коммерческих космических полётов учёные предупреждают, что мы знаем слишком мало о том, как микрогравитация и другие опасности космоса — например, радиация — влияют на половые клетки и репродукцию человека. Нынешняя работа из Аделаиды — первая, в которой оценивалась именно навигация сперматозоидов через канал, имитирующий репродуктивный тракт, в контролируемых условиях микрогравитации.
«С момента, когда сперматозоид начинает путь, и до момента, когда эмбрион начинает развиваться, гравитация играет роль, которую мы только начинаем раскрывать. Гравитация — это не просто фон жизни, она глубоко встроена в биологические процессы, которые её создают», — резюмировала Макферсон.
Для тех, кто мечтает о лунных и марсианских базах, это важный сигнал. По словам Макферсон, понимание того, могут ли люди и виды, от которых мы зависим, успешно размножаться в таких условиях — «не любопытство, а необходимость». Вопрос уже не в том, полетим ли мы на Марс, а в том, сможем ли мы там остаться надолго. И ответ на него, судя по всему, начинается с биологии самых маленьких клеток нашего тела. И дело не только в половых клетках: что станет с человеком на Марсе, учёные пока понимают лишь в общих чертах.