وقتی حیوانات در فضا تولید مثل می کنند، چیزهای عجیبی اتفاق می افتد

نادژدا قبل از اینکه برای آزمایشی بی‌سابقه استخدام شود، در اطراف سالن‌های بی‌سابقه یک ساختمان بوروکراسی در جنوب غربی روسیه می‌چرخید. فضا.

ناگهان، زندگی ناشناس او – فقط تلاش برای جلوگیری از گرسنگی و آج لاستیکی ضخیم یک چکمه – برای هدفی بالاتر بالا رفت. او مادر می‌شد و به دنیا نشان می‌داد که وقتی چندقلوها در فضای بیرون باردار می‌شوند چه اتفاقی می‌افتد.

وقتی او برگشت، همه در مؤسسه مشکلات زیست پزشکی در ورونژ، روسیه منتظر ماندند و نادژدا را تماشا کردند که نامش به معنای “امید” است، مانند موش پایین تر از آزمایشگاهی که او بود.

سپس روز فرا رسید: ۳۳ نوزاد سوسک به دنیا آمدند، ارائه جهش های غیر معمول. آن‌ها بزرگ‌تر بودند، سریع‌تر می‌دویدند و حتی با حشرات برادرشان روی زمین متفاوت به نظر می‌رسیدند. در حالی که پوسته بالایی جانوران تازه متولد شده به طور معمول شفاف است، نوزادان نادژدا قبلاً کت قهوه‌ای مایل به قرمز تیره داشتند.

الکس لایندکر، بنیانگذار این فیلم، وقتی به آن فکر می کنید، مانند یک فیلم ترسناک فضایی در حال ساخت است. پژوهشکده نجوم شناسیبه Mashable گفت. دو سوسک تصادفی در این فضاپیما ناپدید می شوند و آنها به تولید مثل ادامه می دهند و ترکیب می شود.

اما آنچه لایندکر درباره آن صحبت می کند، علمی تخیلی نیست. آزمایشی که در سال ۲۰۰۷ بر روی ماهواره زیستی Foton-M Roscosmos فرستاده شد، یکی از معدود آزمایش‌هاست. مطالعات جنسی و تولید مثل در فضا انجام شده است. نتایج نگران کننده هستند، و نه فقط به این دلیل که این مطالعه شامل یکی از منفورترین آفات روی کره زمین بود. این یک منادی برای چالش های سختی است که فضا برای حفظ حیات بر روی زمین ارائه می دهد. بدون جاذبه و اتمسفر زمینیک پتوی امنیتی که ساکنان سیاره را از دوزهای بالای تشعشعات کیهانی مسدود می کند، بچه سازی بسیار طاقت فرسا است.

در ایستگاه فضایی بین‌المللی، که حدود ۲۵۰ مایلی بالای زمین پرواز می‌کند، فضانوردان در معرض سطوح تشعشع ۱۰۰ برابر بالاتر از سطح زمین. با این حال، ایستگاه فضایی هنوز در میدان مغناطیسی زمین قرار دارد، که محافظت در برابر پرتوهای سمی کیهانی را ارائه می دهد. پس تصور کنید که چگونه به فضای اعماق می‌روید – مثل همین سفر به مریخ یا اقامت طولانی در ماه – ممکن است آسیب به سلول های انسان را تسریع کند.

دیوید کالن، استاد اختر زیست شناسی و بیوتکنولوژی فضایی در دانشگاه کرانفیلد، گفت: “برای انجام انسان، یک مطالعه واقعی با سلول های انسانی و جنین انسان، بدیهی است که انواع کنترل ها و تعادل ها وجود دارد. بیشتر کار با پروکسی ها انجام می شود.” انگلستان با نگاه کردن به موش ها (به عنوان مثال)، شما به طور غیر مستقیم به انسان ها نگاه می کنید.

تاکنون هیچ پستانداری وجود ندارد – یا هر حیوانی با ستون فقرات، برای آن موضوع – چرخه زندگی خود را از لقاح تا بزرگسالی در فضا کامل کرده است. تنها نتایج اولیه کمی در مورد اینکه چگونه فضا بر برخی از مراحل حیاتی تولید مثل و رشد اولیه مانند لقاح، رشد جنین، بارداری، تولد، بلوغ پس از زایمان و مراقبت از والدین تأثیر می گذارد، وجود دارد.

“این مانند یک فیلم ترسناک فضایی در حال ساخت است.”

اما مشکل دیگری هم وجود دارد: داده‌هایی که وجود دارند معمولاً شامل حجم نمونه‌های کوچکی هستند که به سختی می‌توان نتایج را برای انسان یا هر گونه‌ای دیگر معنی کرد. تقریباً تمام تحقیقات روی حیوانات غیر نخستی بوده است، به استثنای الف مطالعه اسپرم انسان.

ماهی مداکا اولین شواهد جفت گیری، لقاح و جوجه کشی تخم های یک حیوان مهره دار را در سال ۱۹۹۴ ارائه کرد.
اعتبار: کویچی یوشی از طریق گتی ایماژ

آزمایش جفت گیری ماهی مداکا در فضا

اولین شواهد از جفت گیری، لقاح، و جوجه ریزی از تخم های یک حیوان مهره دار در فضا در سال ۱۹۹۴ در طی یک ماموریت ۱۵ روزه روی کشتی رخ داد ناسا شاتل فضایی کلمبیا

“چه کسی در فضا رابطه جنسی داشته است؟” دکتر Shawna Pandya، مدیر تحقیقات پزشکی برای Above Space Development، هنگام صحبت در مورد یک پانل جنوب به جنوب غربی در ماه مارس. “این روی نوار ضبط شده است، اتفاق افتاده است، و برای کسانی از شما که به آن علاقه دارید، چهار ماهی مداکای ژاپنی بود. از نظر آماری، حداقل یکی از شما اینطور است.”

مداکا که به عنوان ماهی برنج ژاپنی نیز شناخته می شود، معمولا در حوضچه های کوچک، رودخانه های کم عمق و شالیزارهای برنج زندگی می کند. آنها برای یک آزمایش فضایی انتخاب شدند، زیرا به نظر می رسد این نژاد نسبت به بی وزنی تحمل بیشتری دارد، زیرا فقدان یک “بالا” یا “پایین” ثابت در ریزگرانش آزار نمی دهد.

در این آزمایش چهار ماهی ۴۳ تخم گذاشتند. از این تعداد، هشت نوزاد در فضا از تخم بیرون آمدند و ۳۰ نوزاد دیگر پس از فرود به دنیا آمدند. فرزندان طبیعی به نظر می رسید – با تعداد مورد انتظار سلول های زایا که در تخمدان های تازه بیرون آمده بودند – و برخی نیز پس از بازگشت به سیاره توانستند فرزندان خود را داشته باشند.

رفتارهای حلقه ای در لارو قورباغه در شاتل فضایی اندیور در سال ۱۹۹۲ مشاهده شد، با بچه قورباغه هایی که به صورت دایره ای شنا می کردند، سالتو می کنند و در جهت های تصادفی به اطراف می چرخند.
اعتبار: ناسا

اما سایر مطالعات ماهی که در پروازهای فضایی انجام شده است منجر به تولد فرزندانی با جهش های عجیب و غریب شده است. برخی از ماهی های بالغ در دایره های محکم یا در حلقه های جانبی شنا می کنند. اگر چه محققان آمریکایی هیچ تغییر قابل توجهی در سیستم هایی که تعادل و جهت گیری را در بین ماهی های مورد مطالعه در پرواز فضایی کنترل می کنند، پیدا نکردند. دانشمندان شوروی تفاوت های مشخصی در نحوه شکل گیری آنها پیدا کرد.

“مطالعات زنبورها، مطالعات موش ها، مطالعات جوندگان، چتر دریایی، تخم بلدرچین انجام شده است. هر گونه ای که شما نام ببرید، آنها در شاتل، میر، اسکای لب مورد مطالعه قرار گرفته اند. [the International Space Station]پاندیا گفت: “و داده ها در بهترین حالت متناقض هستند.”

بیشتر می خواهید علوم پایه و اخبار فنی مستقیماً به صندوق ورودی شما تحویل داده می شود؟ ثبت نام برای خبرنامه سرعت نور Mashable امروز.

رشد و نمو قورباغه و قورباغه در فضا

همان رفتارهای حلقه ای در آن مشاهده شد لارو قورباغه در شاتل فضایی اندیور در سال ۱۹۹۲، با قورباغه‌هایی که به صورت دایره‌ای شنا می‌کنند، سالتو می‌کنند و در جهت‌های نامتعارف به اطراف می‌چرخند. بچه قورباغه ها همچنین برای یافتن حباب های هوا در مخازن برای پر کردن ریه هایشان تلاش می کردند.

در حالی که این آزمایش تا حد زیادی به عنوان یک داستان موفقیت آمیز تولید مثل در رسانه های جمعی تلقی می شد، بچه قورباغه هایی که در گرانش ریز رشد کرده بودند به عنوان دارای سر و چشم های بزرگ شده در مجلات علمی ثبت شدند.
اعتبار: تام تروور/ مرکز تحقیقات ایمز ناسا

در یک مطالعه دوزیستانی دو سال بعد، به چهار قورباغه پنجه‌دار آفریقایی ماده هورمونی تزریق شد که پس از رسیدن به مدار پایین زمین باعث تخمک‌گذاری می‌شود. فضانوردان ناسا اسپرم قورباغه های نر را روی تخمک ها ریخته استباعث بارور شدن بسیاری می شود.

در حالی که این آزمایش تا حد زیادی به عنوان یک داستان موفقیت بازتولید در رسانه های جمعی تلقی می شد، بچه قورباغه هایی که در ریزگرانش پرورش یافته بودند، مستند شدند. بزرگ شدن سر و چشم در مجلات علمی برخی از محققانی که آنها را در بی وزنی شبیه سازی شده مطالعه کردند نیز این مسائل را مشاهده کردند و پیشنهاد کردند که سرهای فوق العاده ممکن است به دلیل نقص در لوله عصبیکه مغز و ستون فقرات اولیه را تشکیل می دهد. در سراسر صفحه، به نظر می رسد که رشد بچه قورباغه ها نه تنها در فضا بلکه پس از بازگشت به گرانش زمین متوقف می شود.

چرا باید ماهی ها و دوزیستان را در فضا مطالعه کرد در حالی که قلمرو حیوانات پر از گونه هایی است که بیشتر شبیه انسان هستند؟ پستانداران ایده آل هستند، اما کارشناسان می گویند زنده نگه داشتن آنها در طول پروازهای طولانی پیچیده و پرهزینه است. مطالعه رویان آنها در ریزگرانش نیز دشوار است زیرا در داخل رحم رشد می کنند. این موضوع، تفکیک تأثیر بدن مادر از تأثیرات مستقیم بی وزنی بر جنین را برای محققان دشوار می کند.

نیوت ها مدل خوبی برای آزمایش های فضایی در نظر گرفته می شوند زیرا ماده می تواند اسپرم های زنده را تا پنج ماه حفظ کند.
اعتبار: مرکز پرواز فضایی مارشال ناسا

در برخی موارد، حیوانات بر اساس تدارکات انتخاب می شوند. به عنوان مثال نیوت ها در نظر گرفته می شوند یک مدل خوب برای آزمایش های فضایی زیرا ماده ها می توانند اسپرم های زنده را پس از جفت گیری تا پنج ماه حفظ کنند. این پنجره بزرگ زمان به دانشمندان اجازه می دهد تا آنها را در زمین تلقیح کنند، اما سپس آنها را مجبور به لقاح، با کمک یک هورمون تزریقی، بعداً در فضا کنند.

“برای انجام انسان، یک مطالعه واقعی با سلول های انسانی و جنین های انسانی، بدیهی است که انواع کنترل ها و تعادل ها وجود دارد. بیشتر کار با پروکسی ها انجام می شود.”

آزمایش‌های «جکوهای جنسی» در فضا

خزندگان از کم مطالعه ترین موجودات در فضا هستند، اگرچه گکوهای پنجه ضخیم با کشتی بدون خدمه روسیه سفر کرده اند. Foton-M3 در سال ۲۰۰۷ و Bion-M1 در سال ۲۰۱۳٫ آنها به این دلیل انتخاب شدند که پاهای چسبنده آنها به آنها کمک می کند تا در حالت بی وزنی به سطوح بچسبند. وقتی گکوها برگشتند، دانشمندان تکه‌هایی از تخم‌های نابارور نیمه خورده را در زیستگاه‌هایشان پیدا کردند.

این یک راز باقی مانده است که آیا تولید مثل مارمولک می تواند در فضا رخ دهد یا خیر. در سال ۲۰۱۴، یک پرواز فضایی ۶۰ روزه با هواپیمای روسی Foton-M4، که توجه جان اولیور را در شبکه HBO جلب کرد. هفته گذشته امشبکوتاه شد به دلیل مشکلات در ماموریتاز جمله قطع موقت ارتباط با ماهواره. هر پنج گکوی پر زرق و برق روز در فضاپیمای بدون خدمه، یا “جکوهای جنسی” همانطور که الیور آنها را نامید، طبق گزارشات بعدی، احتمالاً به دلیل یخ زدگی، قبل از فرود درگذشت.

تخم بلدرچین ممکن است به عنوان یک حیوان محتاط برای آزمایش‌های تولید مثل و توسعه در فضا به نظر برسد، اما مطالعات به سال ۱۹۷۹ برمی‌گردد، زمانی که اتحاد جماهیر شوروی آنها را به عرشه Cosmos-1129 فرستاد. گزارش‌های تاس، خبرگزاری دولتی، می‌گویند که برنامه فضایی شوروی در تلاش است تا دریابد که آیا بلدرچین می‌تواند منبع غذایی برای فضانوردان باشد یا خیر. ظاهراً بیشتر تخمها در حین فرود شکستند.

اما آنها در طول سال ها به تلاش خود ادامه دادند. اگر چه برخی از جوجه ها می توانند آن را از طریق جوجه کشی ایجاد کنندمیزان هچ کم بود و بسیاری از جنین ها نقص هایی در چشم، مغز و منقارشان نشان دادند. پرنده ها در ایستگاه فضایی میر مطرح شد همچنین هرگز درست نوک نزده است، که نشانه احتمالی مشکل تعادل است. فهرست طولانی‌ای از نقایص در آزمایش‌های متعدد، از جمله دیستروفی عضلانی و غدد تیروئید توسعه نیافته مشاهده شد.

مطالعات فضایی مربوط به تخم بلدرچین به سال ۱۹۷۹ برمی گردد.
اعتبار: دومینیک هارت/ناسا

آزمایشات تکثیر جوندگان در فضا

بیشتر مطالعات قبلی روی پستانداران روی موش ها انجام شده است. علیرغم بیزاری ناسا از بحث و بررسی جنسیت، آژانس فضایی و مؤسسه ملی بهداشت در مأموریت های شاتل فضایی برای مطالعه رشد جنین و سلامت پس از زایمان همکاری کردند. جوندگان در فضا.

در دو پرواز، ۱۰ موش باردار در اواسط بارداری به فضا پرتاب شدند و تنها چند روز قبل از پایان دوره کامل به زمین نشستند. توله‌های موش‌هایی که پس از پرواز به دنیا آمدند، در رشد مغز و سیستم‌های حسی و حرکتی اصلی، از جمله در چشم‌ها، گوش‌ها، بینی و مراکز تعادلشان تأخیر داشتند.

که در سومین مطالعه جوندگان، هر کدام دو توله از توله های پنج روزه، هشت روزه و ۱۴ روزه در فضا پرواز کردند. اگرچه مسن ترین گروه از نظر سلامتی بهتر بود، تنها ۱۰ درصد از کودکان پنج روزه زنده ماندند. در میان کودکان هشت روزه، ۹۰ درصد زندگی می کردند اما حدود ۲۵ درصد وزن بدنشان کمتر از حد معمول بود. این نوزادان ۱۴ روزه زندگی می کردند و با موش های همسن گروه کنترل روی زمین قابل مقایسه بودند. این ممکن است به این معنی باشد که محیط فضایی تأثیر منفی بزرگی بر مراحل اولیه توسعه دارد.

اما کارشناسانی مانند Layendecker تکرار می‌کنند که حتی یک پستاندار در فضا متولد نشده است، بنابراین هر کسی حدس می‌زند که چگونه لقاح و تشکیل جفت دور از سیاره ما اتفاق می‌افتد.

او گفت: «داده‌های کافی از آن آزمایش‌ها وجود ندارد که واقعاً درک اساسی از کل مشکل به ما بدهد.