到火星生仔,到底有多難?

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電影「星際啟示錄(Interstellar)」劇照。

極端天氣、人為災難頻生,地球已經很危險,不如到火星去展開新生活,正式當個火星人?的而且確,人類已開始研究在數十年後以火星作為候選居住地,在該處落地生根,然而,在此之前,有一個基礎生物學的棘手問題:要如何在該處繁殖後代

現時仍未有人真正知道人類是否可以在太空繁衍下一代。貝勒醫學院(Baylor College of Medicine)專門研究太空醫學的醫生 Kris Lehnhardt 說:「所有科技大師都希望我們成為多星球文明,但仍未有答案。」他指出許多人只專注於硬件,但若忽視人類原有系統,只會搞砸一切。不過,人類現正嘗試去解決問題,以老鼠、火蜥蜴、青蛙、魚類及植物等觀察太空飛行如何影響繁殖的實驗對象,但結果仍是「可圈可點」。

重力情況

人類生活在地球上,進化過程經過長年精細調整,以適應在地心吸力的情況下生活,但在太空中,重力基本上是不存在的,火星的重力大概是地球地心吸力的 38%,而到目前為止,仍未有人能確定缺乏地心吸力,將如何影響哺乳動物繁殖過程。加上,地球的磁場有助保護地球免受太陽高能粒子的傷害,但太空輻射比地面上的更強。高輻射量已是太空人面對的嚴重問題,現時太空機構會仔細追蹤太空人在航行軌道上的情況,在成人也需要多加留意的情況下,正在發育並極敏感脆弱的胎兒﹐所受的影響只會更大。

科學家花了數十年時間將各種其他動物及身體細胞組織置於太空中作測試,如蘇聯在 1970 年代後期進行的早期實驗中,將幾隻老鼠送入 Cosmos 1129 衛星的軌道上。返回地球時,有證據表明牠們曾在太空交配,但沒有雌鼠可以順利生產,但這並不奇怪,因牠們本身就對環境擾動非常敏感。後來,NASA 科學家 April Ronca 將懷孕的老鼠送入軌道,並觀察太空飛行如何影響懷孕後期,回到地球後,分娩過程可以說是正常的,但處於微重力的情況下,初生老鼠發展出異常的前庭系統(vestibular system)或與感知運動方向相關的內耳(inner-ear)運作。

太空飛行也似乎減少了雄鼠的總精子數量,同時增加異常情況。不過,其他研究表明蟋蟀、線蟲及果蠅在太空飛行時可以成功繁殖。在哥倫比亞號太空穿梭機上,日本青鱂成功交配並誕下魚苗。在俄羅斯和平號太空站的海膽實驗表明,在太空中受精是有可能發生,但微重力會顯著影響精子的移動方式。但總的來說,這在哺乳類動物身上發展得不太理想。生育診所 Houston Fertility Clinic 的 James Nodler 正審視重力及胚胎發育之間的關聯,「幾乎每項研究都表明,在太空中,任何事情都難以正常運作,或者不是運作得那麼好,因此,當我們前進時,我們需要更好更大的研究,以及人類研究。」

進一步研究

為了解決在火星生存及繁衍後代的問題,美國太空總署 NASA 蘭利研究中心 (Langley Research Center)的團隊設計一個實驗,讓科學家研究只有部分重力對哺乳動物繁殖的長期影響。科學家在報告中寫道:「人類可能會遇到與地球不同引力環境所帶來的生殖挑戰,因為引力可能破壞哺乳動物的生命週期過程,並以遺傳方式主動塑造基因組。」

在一個名為 MICEHAB 的實驗中,將小鼠殖民外星生活 —— 在月球軌道上設立一個封閉的棲息地,放任牠們自由發展,由 600 個攝錄機及遠程機器人為小鼠提供動物護理。實驗將研究太空飛行及在只有部分重力的情況下,對每年至少 3 代小鼠的影響,科學家記錄出生率及整體動物健康狀況,維持 10 年。報告寫道:「應在 2020 年代尾之前進行部分重力哺乳類動物繁殖研究,以便為未來人類火星任務的設計決策提供資訊,如果在部分重力情況下繁殖的挑戰太大而無法克服,那麼永久在該處安定下來是不可行的。」

另一個大問題是人類繁殖與其他靈長類動物的差異顯著不同,到目前為止研究的生物體都不是有效的替代品,專門研究輔助生殖技術的生殖內分泌學家 Nodler 說:「在某些方面,我們不得不進行人體研究,看看這裡到底發生了甚麼問題,這一點不容小覷。」