Учёные из Китая обнаружили, что отправленные на орбиту мышиные эмбрионы плохо развиваются – их клетки хуже делятся и дифференцируются, чем на Земле. Предполагается, что причиной этому стала радиация: если на Земле облучить зародыши той же дозой, что и в космосе, то они накапливают двунитевые разрывы ДНК и хуже развиваются. Исследователи предполагают, что это обстоятельство стало причиной всех неудачных попыток размножить крыс в ходе космических экспериментов. Исследование опубликовано в журнале National Science Review.
Эксперименты по развитию в космосе эмбрионов разных живых существ ставились неоднократно. Многие беспозвоночные и позвоночные животные успешно развиваются в невесомости, однако до сих пор было неизвестно, могут ли развиваться эмбрионы млекопитающих. Даже попытки заставить самцов и самок крыс размножаться на орбите пока ни к чему не привели. Дело, судя по всему, не в производстве половых клеток — по крайней мере, после возвращения из космоса грызуны способны стать отцами.
Группа учёных под руководством Энькуя Дуаня (Enkui Duan) из Института зоологии Китайской академии наук предположила, что проблемы могут возникнуть на стадии раннего зародышевого развития. Чтобы это проверить, исследователи разработали инкубатор для космических полётов. В земных условиях он позволил культивировать эмбрионы до преимплантационной стадии (бластоцисты): около трети выращенных в нём зародышей после подсадки самкам развились в полноценных мышат.
В апреле 2016 года Китай запустил спутник SJ-10, и за 12 часов до пуска на него установили инкубатор с мышиными эмбрионами на стадии двух клеток. Камера микроскопа фотографировала их раз в 4 часа, а через 64 часа их зафиксировали, чтобы остановить развитие и проанализировать экспрессию генов уже по возвращении на Землю.
На Земле учёные собрали из инкубатора 1184 зафиксированных зародыша. Из них 856 развились до стадии морулы (многоклеточного плотного шара) или бластоцисты (шара с полостью внутри). Однако бластоцист в космосе получилось почти в два раза меньше, чем в том же инкубаторе на Земле (34,3% против 60,2). Таким образом, переход из морулы в бластоцисту в космосе оказался нарушен.
Когда исследователи начали изучать качество полученных бластоцист, то заметили, что в них меньше клеток, чем в аналогичных земных эмбрионах (в среднем 41,5 против 51,6). Кроме того, оказалось, что в них отличается экспрессия основных маркеров, характерных для этой стадии. Среди поверхностных клеток бластоцист, развившихся в космосе, нашлось вдвое больше таких, которые застряли в процессе дифференцировки: они экспрессировали белки Oct4 и Cdx2, характерные для внутренней клеточной массы. Это означает, что проблемы у зародышей начались на уровне деления и дифференцировки клеток.
В причинах этих проблем исследователи заподозрили космическую радиацию. Чтобы выяснить, оказала ли она влияние на ДНК зародышей, они измерили количество двунитевых разрывов в клетках бластоцист: у тех, что летали в космос, их оказалось почти в два раза больше.
Затем авторы работы решили выяснить, что влияет на развитие мышиных эмбрионов сильнее: радиация или отсутствие гравитации. Уже на Земле они собрали новых комплект зародышей и на одни подействовали дозой излучения (которая была приблизительно равна той, что эмбрионы получили за время полёта — 0,5–2 мГрей), а другие культивировали во вращающемся сосуде. Оказалось, что в условиях невесомости до бластоцисты дожило чуть меньше зародышей, чем обычно (65,4% против 72,9), однако под действием излучения эффект был сильнее — выжили всего 45,7% при максимальной дозе. Кроме того, в условиях невесомости у зародышей не возникло двунитевых разрывов, а под действием излучения они появлялись по всей бластоцисте. В итоге облучённые зародыши хуже прижились в организмах матерей: рождаемость упала до 7–21% (в зависимости от дозы) по сравнению с 32,6% в контрольной группе.
На основании своих данных исследователи заключили, что размножаться в космосе млекопитающим мешает радиация, которая снижает и без того невысокую выживаемость зародышей. Тем не менее авторы работы отмечают, что едва ли радиация единолично виновата во всех бедах развивающихся эмбрионов: количество полноценных бластоцист, которые сформировались на орбите, всё равно оказалось ниже, чем на Земле под действием соответствующей дозы излучения. Это означает, что изменения гравитации тоже играют какую-то роль в развитии эмбрионов, просто оказывают не такое сильное воздействие.
Источник: nplus1.ru