Matt Groening, creatore della serie televisiva "The Simpsons" e conoscente dello scienziato capo e sviluppatore di programmi Joe Tash, ha progettato una speciale toppa commemorativa per l'esperimento. Raffigura Homer Simpson come un astronauta, cavalcando uno spermatozoo dall'aspetto arrabbiato con corna di toro e un anello al naso. I Simpson(TM) e © 2018 Twentieth Century Fox Film Corporation. Tutti i diritti riservati.

Quando una missione di rifornimento SpaceX ha recentemente visitato la Stazione Spaziale Internazionale, sono 5, 800 libbre (2, 631 chilogrammi) di carico includevano attrezzature per studiare i temporali dal punto di vista dello spazio e coltivare ortaggi in orbita, il tipo di cose di cui ti aspetteresti che gli astronauti abbiano bisogno per le loro ricerche. Ma nascosto con quegli oggetti c'era qualcosa di più insolito:contenitori con campioni di sperma congelato di 12 donatori umani anonimi, ottenuto da una banca del seme della California, insieme a sei campioni di sperma di tori riproduttori.

Questi campioni saranno utilizzati in un esperimento pianificato, Micro-11. Gli astronauti scongeleranno lo sperma e aggiungeranno sostanze chimiche che innescano l'attivazione del movimento e la preparazione per la fusione con un uovo. Quindi, metteranno lo sperma al microscopio, così possono girare video dello sperma che nuota. Inoltre, faranno i test chimici. Nel frattempo, tornato sulla Terra, altri ricercatori eseguiranno gli stessi test su campioni identici di sperma per il confronto.

La capacità è la chiave

L'esperimento è progettato per studiare la motilità degli spermatozoi, ovvero la capacità di muoversi e nuotare - in condizioni di microgravità, e quanto riescono a innescare i cambiamenti fisiologici noti come capacitazione, che consente loro di penetrare e fecondare le uova, secondo questo articolo dal sito web della NASA. Queste informazioni potrebbero aiutare a rispondere alla domanda se gli umani sarebbero in grado di riprodursi se si stabilissero in future colonie sulla Luna o su Marte, o se si avventurano in viaggi ancora più lunghi nel cosmo.

"Se non hai spermatozoi sani, hai un rischio reale per la sopravvivenza multigenerazionale nello spazio, " spiega Joe Tash, un professore emerito nel Dipartimento di Fisiologia Molecolare e Integrativa presso l'Università del Kansas Medical Center. Tash è stato lo scienziato principale nello sviluppo dell'esperimento, e continua ad essere coinvolto come consulente.

La NASA ha condotto ricerche sulla biologia spaziale riproduttiva e dello sviluppo dagli anni '90, secondo un'e-mail dei ricercatori dell'Ames Research Center della NASA nella Silicon Valley in California, che sono coinvolti nella ricerca Micro-11. In uno studio pubblicato il 14 marzo, 1995 numero di Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze, Per esempio, le rane femmine a bordo di una navetta spaziale sono state indotte a ovulare in modo che le loro uova potessero essere fecondate. Lo studio ha dimostrato che la rotazione dello zigote indotta dalla gravità, la cellula formata dalla fusione di uno spermatozoo e di un uovo, non era necessario sviluppare un girino libero di nuotare con un corpo normale.

Micro-11 segna la prima volta che lo sperma umano - cioè, a parte quelli all'interno dei corpi degli astronauti maschi - sono stati lanciati nello spazio, sebbene ci siano stati sforzi di ricerca precedenti che coinvolgono lo sperma animale. Già negli anni '80, Ricercatori tedeschi hanno lanciato sperma di toro nello spazio su un razzo suborbitale che li ha sottoposti brevemente a un minuto e mezzo di assenza di gravità, che è stato registrato in video, dice Tash. Quindi, nel 1997, Tash e colleghi hanno inviato campioni di sperma di riccio di mare in due missioni dello space shuttle. In quei due esperimenti, non era possibile girare video al microscopio, così invece hanno guardato alla trasduzione del segnale, il meccanismo molecolare all'interno dello spermatozoo che gli dice quando iniziare a dimenare la coda.

I risultati dello studio tedesco e della ricerca di Tash del 1997 hanno entrambi scoperto che gli spermatozoi in realtà nuotavano più velocemente in condizioni di microgravità di quanto non facciano sulla Terra. Ma in uno degli esperimenti di Tash, ha rilevato quello che potrebbe essere un grosso ostacolo alla procreazione nello spazio. Quando gli spermatozoi di riccio di mare sono stati esposti a composti chimici chiamati peptidi che sarebbero stati rilasciati dalle uova, la segnalazione che innesca la capacitazione - una parte essenziale della riproduzione - è avvenuta molto più lentamente.

L'esperimento Micro-11 raccoglierà dati sull'effetto della microgravità sul nuoto e sulla capacità in prove separate, secondo Tash.

L'esposizione alle radiazioni è un problema

Ma la microgravità non è l'unico fattore che potrebbe influenzare la riproduzione nello spazio. Al di fuori delle fasce di Van Allen che proteggono la Terra dalle particelle ad alta energia provenienti dallo spazio, l'esposizione alle radiazioni potrebbe creare seri problemi. Uno studio pubblicato il 20 maggio Il numero del 2017 di Reproduction ha scoperto che l'esposizione a particelle cariche del tipo che si trova nello spazio ha danneggiato le ovaie delle femmine di topo.

"La nostra ricerca ha scoperto che la riserva finita del follicolo ovarico è esaurita dall'esposizione a particelle cariche di ossigeno o ferro, che sono componenti dei raggi cosmici galattici, "l'autore corrispondente dello studio, Ulrike Luderer, scrive in una mail. Lei è un professore di Medicina, Biologia dello sviluppo e delle cellule, e sanità pubblica presso l'Università della California, Irvine. "Questo danno è irreversibile e si tradurrà in un inizio precoce di insufficienza ovarica (menopausa precoce)."

Inoltre, Luderer ha affermato che gli studi sull'uomo e sugli animali forniscono la prova che l'esposizione alle radiazioni gamma e alle particelle di ferro cariche riduce la motilità degli spermatozoi.

Ma anche se è possibile concepire nello spazio, la gravidanza e il parto potrebbero essere problematici. Kris Lehnhardt, un membro di facoltà senior presso il Center for Space Medicine del Baylor College of Medicine, dice in una e-mail che non si sa quanto bene si svilupperebbe un embrione nell'ambiente dello spazio, o se la nascita naturale sarebbe possibile.

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Secondo la Nasa, in totale, 53 donne diverse, compresi gli astronauti, cosmonauti, specialisti del carico utile e cittadini stranieri hanno volato nello spazio.