우주에서 길을 잃다: 미세 중력으로 인해 정자가 방향 감각을 잃게 됩니다.

로빈슨 연구소(Robinson Research Institute), 생명의학 대학(School of Biomedicine), 프리메이슨 남성 건강 및 웰빙 센터(Freemasons Center for Male Health and Wellbeing)의 과학자들은 우주와 같은 조건이 정자 탐색, 수정 및 초기 배아 발달에 어떻게 영향을 미치는지 연구했습니다.

미세 중력을 시뮬레이션하기 위해 연구원들은 Firefly Biotech의 Giles Kirby 박사가 개발한 3D clinostat 기계를 사용했습니다. 이 장치는 무중력의 방향 감각 상실 효과를 모방하기 위해 세포를 지속적으로 회전시킵니다. 인간을 포함한 세 가지 포유류의 정자를 여성의 생식관과 유사하게 설계된 미로를 통해 보내 테스트했습니다.

수석 저자인 애들레이드 대학교 로빈슨 연구소의 니콜 맥퍼슨(Nicole McPherson) 박사는 “중력이 생식 기관과 같은 통로를 통과하는 정자의 능력에 중요한 요소라는 것을 보여줄 수 있었던 것은 이번이 처음입니다.”라고 말했습니다.

“우리는 정상 중력에 비해 미세 중력 조건에서 챔버 미로를 통해 성공적으로 길을 찾을 수 있는 정자의 수가 크게 감소하는 것을 관찰했습니다.

“이것은 정자가 물리적으로 움직이는 방식에 변화가 없음에도 불구하고 모든 모델에서 바로 경험되었습니다. 이는 정자의 방향 상실이 운동성의 변화가 아니라 다른 요소로 인한 것임을 나타냅니다.”

프로게스테론은 정자를 안내하는 데 도움이 될 수 있습니다.

연구진은 또한 성 호르몬인 프로게스테론을 첨가하면 시뮬레이션된 미세중력 조건에서 인간 정자가 얼마나 잘 탐색할 수 있는지가 향상된다는 사실을 발견했습니다.

McPherson 박사는 “우리는 이것이 프로게스테론이 난자에서도 방출되어 정자를 수정 장소로 ​​안내하는 데 도움이 될 수 있다고 생각하지만 이는 잠재적인 해결책으로서 추가 조사를 보장합니다”라고 말했습니다.

수정 및 배아 발달에 영향을 미침

연구팀은 동물 모델에서 수정 중 미세 중력에 대한 노출이 초기 배아 발달에 어떤 영향을 미치는지 조사했습니다.

시뮬레이션된 무중력 상태에서 4시간이 지나면 성공적으로 수정된 쥐 알의 수가 일반적인 지구 조건에 비해 30% 감소했습니다.

McPherson 박사는 “우리는 미세중력에 노출된 4~6시간 동안 수정률이 감소하는 것을 관찰했습니다. 장기간 노출은 훨씬 더 해로운 것으로 나타나 발달 지연을 초래하고 어떤 경우에는 배아 형성의 초기 단계에서 태아를 형성하는 세포가 감소하는 것으로 나타났습니다.”라고 말했습니다.

“이러한 통찰은 우주에서의 번식 성공이 얼마나 복잡한지, 개발의 모든 초기 단계에 걸쳐 더 많은 연구가 얼마나 중요한지를 보여줍니다.”

중력이 번식에 중요한 이유

이전 연구에서는 정자가 우주에서 어떻게 움직이는지 탐구했지만 이와 같이 통제된 조건에서 생식 채널을 탐색하는 능력을 테스트한 연구는 없었습니다.

연구 결과는 커뮤니케이션 생물학.

이 연구는 장기적인 우주 탐험과 지구 너머의 삶에 초점을 맞춘 애들레이드 대학교의 앤디 토마스 우주 자원 센터와 공동으로 수행되었습니다.

앤디 토마스(Andy Thomas) 우주 자원 센터 소장인 존 컬튼(John Culton) 부교수는 “우리가 우주 여행이나 다중 행성 종이 되기 위한 방향으로 발전함에 따라 미세 중력이 번식의 초기 단계에 어떻게 영향을 미치는지 이해하는 것이 중요합니다.”라고 말했습니다.

우주에서의 재생산에 관한 미래 연구

연구의 다음 단계에서는 달, 화성 및 인공 중력 시스템을 포함한 다양한 중력 환경이 정자 탐색 및 초기 배아 발달에 어떤 영향을 미치는지 조사할 것입니다.

핵심 질문은 이러한 효과가 중력이 감소함에 따라 점진적으로 변하는지 아니면 변화가 갑자기 발생하여 “전부 아니면 전무” 반응을 생성하는 임계값이 있는지 여부입니다.

이에 대한 대답은 미래의 달과 화성 정착지에서 인간의 번식을 계획하고 건강한 발달을 지원하는 인공 중력 시스템을 설계하는 데 필수적입니다.

McPherson 박사는 “가장 최근 연구에서는 이러한 조건에서 수정된 경우에도 많은 건강한 배아가 여전히 형성될 수 있었습니다. 이는 언젠가 우주에서의 재생산이 가능할 것이라는 희망을 줍니다.”라고 말했습니다.