Acta Astronautica: в условия микрогравитации сперматозоиды ведут себя аномально
На секс в космосе люди когда-нибудь сподобятся, но размножаться там вряд ли смогут
«В связи с предстоящими планами длительных космических полетов и растущим интересом к космическому туризму стала весьма актуальной тема возможного зачатия человека в условиях микрогравитации», — это выдержка из статьи испанских ученых, опубликованной в научном журнале Acta Astronautica. Озаботились, имея в виду не только крепнущее желание добровольцев заняться сексом на орбите Земли, но и дальнейшие перспективы – а именно необходимость размножаться по пути другим планетам.
На Луне – ближайшей цели человечества, кстати, с гравитацией тоже не совсем хорошо: всего 1/6 от земной. Как в таких и более худших условиях будут чувствовать сперматозоиды, привыкшие к земной силе тяжести?
Исследователи из Технического университета Каталонии (Technical University of Catalonia) и Университетской больницы Dexeus поделили каждый из 15 образцов собранной у добровольцев спермы на две равные части. Половину оставили на Земле, другую отправили в невесомость – не космическую, а ту кратковременную, которую можно воспроизвести искусственно в самолете, снижающимся по параболе. Как мы знаем по российскому блокбастеру «Вызов», аналогичным образом тренирует будущих космонавтов.
Воздействие микрогравитации на сперму продолжительным, соответственно, не было. Но она успела заметно измениться. Многие сперматозоиды погибли, хотя и не все. Те, кто выжил, стали медлительными. И потеряли ориентацию – способность целенаправленно, взмахивая хвостиками, продвигаться вперед к намеченной цели – то есть, к яйцеклетке.
— Негативные последствия были бы еще более значительными, если бы воздействие было более длительным, — написали испанские исследователи в своей опубликованной статье.
Таким образом, невесомость, по сути, оказывает противозачаточное действие, что, по мнению испанцев, ставит под сомнение перспективы репродукции в космосе «не только проверенным временем традиционным способом, но и вспомогательными методами, такими как экстракорпоральное оплодотворение (ЭКО), которые могут понадобиться, если мы создадим базы на Луне или на Марсе».
Скажем прямо, огорчили.
А В ЭТО ВРЕМЯ
Сперматозоидам законы физики не писаны
О существовании сперматозоидов – мужских половых клеток — известно с 1677 года. Выдающийся естествоиспытатель Антони ван Левенгук разглядел их в микроскоп, который сам и изобрел. Его прибор давал увеличение почти в 300 раз.
Левенгук зарисовал «живчиков» и сообщил, что они двигаются, взмахивая своими хвостиками, впоследствии названными флагеллумами.
С тех пор – со времен изобретения первого микроскопа, как принято считать: сперматозоиды плывут к яйцеклетке, виляя хвостами из стороны в сторону. Словно рыбы в воде. Собственно, именно это и видно в микроскопы – даже в самые современные.
Через 10 лет – в 1687 году Исаак Ньютон сформулировал свои знаменитые три закона классической механики, позволяющие описать движения любых систем, для которых известны силы действующие на составляющие их тела.
Лишь спустя 300 с лишним лет ученые зачем-то попробовали применить классическую физику к движению сперматозоидов (а также некоторых одноклеточных водорослей с хвостиками) и с удивлением осознали: те ей не подчиняются.
Как обнаружили исследователи из Университета Киото (Kyoto University), конкретно «живчики» нарушают третий закон Ньютона. О чем сообщили в журнале PRX Life.
В современной формулировке (по Википедии) третий закон Ньютона гласит: «материальные точки взаимодействуют друг с другом силами, имеющими одинаковую природу, направленными вдоль прямой, соединяющей эти точки, равными по модулю и противоположными по направлению».
Сперматозоиды испытали на себе воздействие микрогравитации
Или проще: «на каждое действие существует равная и противоположная реакция». Или еще проще: «действие равно противодействию». Что является следствием однородности и зеркальной симметрии пространства.
Сперматозоиды плывут в весьма вязкой среде – почти в киселе. Но плывут будто почти не испытывают противодействия. То есть, нарушают третий закон Ньютона.
Японцы приписали хвостикам сперматозоидов «странную эластичность», как они выразились. Якобы благодаря ей, двигая флагеллумами, половые клетки расходуют аномально мало энергии. Но при этом ученые признались, что до конца в их механике не разобрались.
Справедливости ради не лишним будет вспомнить, четыре года назад механику сперматозоидов чуть прояснили британские математики из Бристольского университета (Department of Engineering Mathematics, University of Bristol, UK). И обнаружили, что те ведут себя хитрее, чем «рыбы в киселе».
Съемка высокоскоростной камерой, делающей по 55 тысяч кадров в секунду, новейший 3D-микроскоп, позволяющий получать объемные изображения рассматриваемых объектов, продемонстрировали: сперматозоиды не взмахивают хвостиками будто рыбы или головастики. Это обман зрения — иллюзия, спровоцированная плоской картинкой. Они крутят хвостиками, которые вращаются по спирали подобно штопору, делая примерно по 20 оборотов в секунду.
При этом «живчики» рыскают головками, что позволяет им двигаться и прямолинейно, и маневрировать.
Если зафиксировать последовательные положения хвостика сперматозоида, то окажется, что он совершает винтовые движения
Можно ли целиком списать на эту хитрость нарушение закона Ньютона, не известно. Но частично – наверняка.
Возвращаясь в космос, подметим: не исключено, что микрогравитация каким-то образом угнетает способность сперматозоидов столь хитро крутить хвостиками. Действует физически, если так можно выразиться. Хотя испанцы не исключают, что, «возможно, происходит какой-то сдвиг в химических процессах, необходимых для поддержания здоровья сперматозоидов». Они планируют дальнейшие исследования в надежде разобраться.