太空生育可行否？

王晓冰

顺利完成12天太空飞行后，2016年4月18日下午，中国首颗微重力科学实验卫星实践十号回收舱于16时30分准确降落在内蒙古四子王旗预定着陆区域。回收舱携带有小鼠胚胎等“乘客”，着陆状态正常、外观良好，卫星搜索回收任务顺利完成。

实践十号科学实验卫星的重要研究项目之一是，把6000余枚小鼠早期胚胎带上了太空，研究表明，小鼠早期胚胎在太空中顺利完成从2个细胞到囊胚的全程发育。这是世界上第一次实现哺乳动物胚胎在太空发育。

太空胚胎发育有进展

这个研究是中国科学院动物研究所研究员段恩奎等人主持进行的，研究的目的是探索未来在太空环境中，人类能否正常生活、繁衍后代？空间微重力和辐射等特殊环境会不会对生殖造成不良影响？无论是前瞻性还是现实性，实际上这是通过动物胚胎发育探索人类在太空能否安全生育。

当然，这只是动物研究，真正要应用到人类，可能还有很长的路要走，但这并不妨碍把动物试验的结果应用到人类的生育上。

太空是一个迥然不同于地球的环境，表现为微重力、强辐射（包括伽马射线、高能质子等）和高真空，这样的环境显然对生育是不利的，因为，这样的环境会导致生物基因产生种种突变，如染色体缺失及基因重复、易位、倒置等。

过去的研究已经证明，太空环境不利于生育。1996年，美国人捷足先登，把49枚小鼠胚胎（2个细胞）放到哥伦比亚号航天飞机送上太空，结果无一发育。2006年，中国科学院动物研究所的段恩奎团队利用中国实践八号育种卫星留轨舱，把小鼠胚胎（4个细胞）送上太空进行发育试验，首次获取了太空中的小鼠胚胎图片，遗憾的是它们在太空未能完成发育。

中国研究人员此次的研究获得了初步成功，第一次证明哺乳动物早期胚胎在太空微重力条件下，完全可以发育到囊胚阶段，而且，发育的时间与在地面上的时间基本一致。

这次的研究是在实践十号上装载安放小鼠胚胎的装置，这些装置在发射前8小时最后一个装上卫星，以最大程度缩短在地面停留的时间;在转运及装载过程中要求不能断电超过20分钟，以保证它们的状态。实际上在装载过程中只断电了12分钟。

进行发育试验的小鼠部分胚胎被分为4个单元，每个单元内有150个左右胚胎，卫星入轨后每4小时照相一次，记录它们的状态，直到96小时为止。在72小时左右，2细胞胚胎就发育到囊胚，和地面上时间基本一致。

但是，这并不意味着动物的太空生育就可行，原因在于，除了这是动物试验外，还在于，这次发育到囊胚阶段的胚胎并未植入到小鼠子宫发育，发育成囊胚的胚胎如果没有及时在母体子宫着床，就会慢慢死亡。

顺理成章地，下一步的研究是，短时间回收在太空发育的胚胎，如3天，带回地面植入小鼠子宫中发育，看其是否能孕育成后代。当然，也可以在太空环境中把胚胎植入小鼠子宫，看其是否能孕育并分娩。更直接的研究是，把小鼠带入太空环境，看看它们能否交配和怀孕，并生下后代。另一个办法是，在地面上待小鼠怀孕后再放置到太空飞船或卫星上并送到太空，看其能否正常孕育和分娩后代。

在太空生育的难度

无论是在太空还是在火星上，人类和所有生物都面临着微重力、强辐射的环境。人类即便能移民到火星，后者也有辐射，因为火星的大小只有地球的一半，质量只有地球的1/10，除了有强烈的辐射外，与地球相比火星也是一个微重力环境。

另外，目前人类心仪的火星移民按现有的航天飞行器的速度平均也需要200多天（水手6号1969年飞经火星用了115天，维京2号轨道器/着陆器1975年飞经火星用了333天），在移民途中和到了火星人类都面临着孕育后代的任务。

但是，在太空生育必须克服两个主要难题，一是微重力，另一是强辐射。关于微重力对生育的影响，也有一些研究人员在地球上模拟太空的微重力环境进行过动物试验。加拿大圣文森特山大学生物学家塔玛拉·弗朗兹·奥顿纳尔带领的团队利用生物反应器通过快速旋转模拟微重力状态，这种状态通常是在星际空间中才出现，是一种极低重力状态。

在试验中，研究人员把斑马鱼经过受精10～14个小时的受精卵放入一个微重力状态的生物反应器中，以观察这些受精卵发育成后代后的骨骼及头骨中软骨的生长。当受精卵孵化成幼鱼时，研究人员将这些斑马幼鱼染成蓝色，并将它们与那些未在微重力环境下生活的幼鱼进行对比。

结果显示，经受了微重力环境的斑马鱼幼鱼的鳃弓发生了变化。此后，这些幼鱼在后来的一生中还出现了许多缺陷。在数月时间里，它们头骨的基骨发生了弯曲。另外一项研究也发现，经过生物反应器微重力环境的斑马鱼的前庭系统存在许多缺陷，最终导致它们过早死亡。

另外，2010年，曾经跟随美国航空航天局STS-131任务组完成太空飞行的16只小鼠出现了卵巢萎缩症状。科学家推断，它们的生殖系统已“关闭”。这意味着太空环境对生物生殖和发育有严重影响。

上述试验都是在卵子受精形成受精卵或胚胎的情况下进行的。如果是人类在太空生育，另一个必须解决的前提是，在太空的微重力环境下进行性爱。这个研究据说美国和苏联曾经让宇航员进行过，总体结论是，由于微重力环境，只有4种做爱姿势适宜在失重状态下进行。但是，即便能进行性爱，精子进入女性体内也比较困难，并且有可能造成宫外孕，因此太空生育的第一步——性爱和让精子与卵子结合也存在较大难度。

从太空育种看太空生育

研究人员已经研究过微重力状态对动物生殖的影响，但是，辐射对生育的影响却没有在动物身上专门研究过，更不用提在人身上进行试验了。不过，可以比照的试验是作物的太空育种。太空育种也是在强辐射和微重力条件下进行的。

太空辐射的辐射源包括宇宙射线和太阳风暴的各种电子、质子、低能重离子和高能重离子等，如伽马射线，这种射线在核爆炸之后也会产生。DNA和细胞膜是放射线作用的靶子。空间辐射，如伽马射线（是一种高能射线）主要导致生物遗传物质的损伤，如突变、肿瘤形成、染色体畸变、细胞失活、发育异常等。辐射能非常显著地引起DNA分子的双链断裂和细胞膜结构改变，导致基因的缺失、错位、重复等，而且在微重力条件下辐射对作物种子的诱变作用将会加强。

这也意味着，太空育种也依赖微重力环境。太空的重力环境不及地球上重力十分之一，是引起植物遗传变异的重要原因之一。微重力可以通过增加植物对其他诱变因素的敏感性和干扰DNA损伤修复系统的正常运作，从而加剧生物变异，提高变异率。

强辐射和微重力造成作物种子的DNA突变是随机的，诱变方向具有不确定性。有的种子可产生有益突变，形成高产、优质、早熟、多抗的良种。但是，更多的种子是产生不良突变。因此，太空育种造成的变异结果不可预测，而且大部分变异并非人类所需要。例如，有的作物种子经过太空育种后生成的作物会变矮，叶片变小，产量降低。一般来说，太空育种变异率为5%～10%，最高的诱变率可超过10%，其中有益突变率为2%～3%。

另外，太空育种的益处是，时间短，空间诱变植物一般在第4代可稳定，少数在第3代就可稳定，比常规育种的第6代稳定提前2代，对缩短育种周期极为有利，可以节约许多人力物力。当然，太空育种造成的基因突变也较多。例如，水稻自然变异的概率在20万分之一，化学诱变的变异概率是千分之几，但太空育种的水稻变异概率可达百分之几。

人在太空生育现在尚不可能

简单地拿植物与动物的繁衍相比显然并不科学，更不能拿太空育种与人在太空生育相比。但是，基于生物繁衍的一般规律可以知道，由于微重力和强辐射，人在太空生育肯定会造成对胎儿的损害，后代产生畸形的概率要大得多。

正因为如此，现在航天员，尤其是女航天员在上天返回地面后，都要经过一段时间的休息和恢复后才能生育，以避免太空环境对后代的影响。

中国首位女航天员刘洋已经做了母亲，从她生育的过程可以看到现在人类是在避免在太空生育。为了避免太空环境对人类生育的影响，在选拔女航天员时有三种模式，一种是已婚已育，一种是已婚未育，还有一种是未婚未育。考虑到太空探索可能会对女性生育产生不利影响，在选拔女性航天员时就首先考虑已婚和有过生育的。尽管已婚已育是最理想的模式，但也有缺点，因为已婚已育者年龄偏大，对训练会有影响。

不过，从综合条件考虑来看，已婚未育也并非不可以，所以在当时进入最后一轮选拔的6名女航天员候选人中，包括刘洋在内有5人尚未生育。但是，刘洋被选中担任航天任务还有一个自身的年龄问题，即濒临女性生育的高龄阶段。刘洋是2012年6月16日随神舟九号载人飞船升空的，当时刘洋已经34岁，其家人尤其是刘洋的公公、婆婆非常希望刘洋早点生育一个孩子，但也很明确，前提是不能耽误工作。

刘洋是2014年8月生产的，也符合以前国际上女航天员参加航天任务后生孩子的时间，即一年之后生育比较好。因为，即便太空环境对女航天员有一定影响，在一年之后，影响也不算大了。例如，苏联第一位女航天员捷列什科娃完成一次航天飞行回到地球5个月后，与同是航天员的尼古拉耶夫于1963年11月3日结婚，在1964年6月10日生下一名健康的女孩，孩子重3100克，身长51厘米。唯一的不足是，这个孩子“稍为早产了一点”。1984年在太空行走的第一位苏联女航天员斯韦特兰娜·萨维茨卡娅返回地球一年半后也“喜得贵子”。

刘洋孕育孩子已经是在35岁。在克服了高龄和太空环境的不利因素后刘洋成为母亲确实是一件值得恭贺的事，但更重要的是这本身就证明，只要保护严格，如身穿防辐射的太空服，短期失重的太空环境不会对人的健康和女性的生育造成不利影响。当然，刘洋孕育孩子控制在35岁的高龄之前，这也避免了高龄生育的不利影响，因为高龄女性生育不仅危及母亲的生命，孕妇的死亡率更高，而且也影响后代的生理和智力。

迄今已有近60名女航天员一次或多次进入太空，她们占整个航天员的10%以上，而且见诸于报道的女航天员都产下的是健康的孩子，所以现在认为太空生活对女航天员生理并不会造成什么影响。但是，也有语焉不详的消息称，如果女航天员上天后，短期内怀孕可能会受到影响，国外也有过女航天员返回地面怀孕后流产或者产下畸形婴儿的先例。

女航天员的婚育是一个需要进一步深入研究的领域，由于保密的原因，要证明在这一领域工作的女性生育与其他领域女性的生育并无差异也很困难，至少要比证明试管婴儿与正常孕育的婴儿一样健康要困难很多。而且，航天领域的神秘和女航天员的数量之少也难以获取更多的比较样本。

从目前情况来看，航天员做母亲也是避免了太空的强辐射和微重力环境后才有了健康的后代，这意味着人类要克服太空的不利环境安全生育，还有很长的路要走。

【责任编辑】张田勘