標題:微重力條件下哺乳動物原腸胚發育研究報告(注3)
摘要:為探尋空間微重力環境對哺乳動物原腸胚的生長和發育有哪些影響,本項目于2066年至2071年間利用第32號空間站先后對小白鼠、大白鼠、家兔、貓、狗進行階段性實驗……
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林震收起全息屏幕,他對白木天說:“實驗結果你肯定知道,微重力條件下哺乳動物原腸胚發育受到明顯抑制。”(注2)
“嗯?!卑啄咎鞈宦?,聲音里有些失落。
林震看著遠方海天相接的地平線說:“在太空里,一開始受精卵從單細胞一分為二,再二分為四,直到受精卵分裂成一個桑椹胚都沒有問題。(注1)但是太空環境重力太弱,原腸胚形成的時候就會出現問題。
“原腸胚是動物的本體,從形成初始就有明顯的極性,分為頭、尾、腹、背、左、右。如果沒有重力作為方向指導,胚胎從一開始就不知道頭該往哪長。
“后來經過科學家長達30年的努力,科學家可以通過額外補充激素的方法促進胚胎早期發育。但是至今只有一只小白鼠成功在太空生出兩只幼崽,其中還有一只幼崽在48小時內夭折,兩只幼崽中只有一只存活?!?
林震意味深長地說:“阿天,你是生物化學專家,你很清楚這些實驗結果意味著什么。在失去重力的環境中,哺乳動物全身的血液會重新分布。
“在地球上哺乳動物腿上的血液需要對抗重力才能流會心臟,微重力環境下腿上的血液失去重力牽制,大量血液向頭頸部匯聚。這種情況在人類身上尤為明顯,因為人類是直立行走的動物。
“宇航員都擁有億里挑一的絕好身體素質,即便如此,宇航員在太空中也很容易出現鈣質流失、骨質疏松、肌肉萎縮、水腫等一系列病理改變。這些病理改變都是懷孕的大忌,人類在太空中根本不能懷孕?!?
林震豎起三個指頭開始一一列舉:“小白鼠僥幸在太空中生出一只幼崽,主要有三個原因。第一,小數體型小,它們消耗的水和氧氣少。第二,小鼠妊娠期只有21天,時間段,不會夜長夢多。
“第三點是最關鍵的一點!實驗用的小鼠數量總共有兩千多只,是所有參與實驗的動物中數量最多的一種?!?
說著,林震又抽出全息屏幕說:“我的實驗是微重力環境下人體早起胚胎及原腸胚發育實驗。雖然從其他哺乳動物的實驗結論看,微重力環境對各種哺乳動物的胚胎發育都非常不利,但是我們不能排除基因突變的可能性。
“就像細胞學院的學生,或者像參加奧運會的運動員一樣,世界上總會有人攜帶超越常人的突變基因。我想做的事情很簡單,也很困難,就是從現存人類基因池中找出能夠在太空完成胚胎發育的基因。
“根基因突變的概率,每20萬人中或許會有一人發生基因突變。所以我希望找二十萬名婦女作為志愿者,讓她們捐獻卵細胞,通過對海量受精卵的篩選,尋找到能夠在太空中存活的胚胎。”
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注1:桑椹胚(Morula):是指一個受精卵經過多次分裂,形成由32個左右細胞組成的細胞團。其屬于動物胚胎發育的早期階段,里面的細胞還是全能細胞。
!!!說人話:卵細胞來自媽媽,精細胞來自爸爸。二者結合以后形成受精卵,也就是我們自己。
受精卵在種植進子宮以前,會一分為二,二分為四,四分為八,八分十六,十六分三十二。這32個細胞大小相同,功能原始,聚在一起形成一個球。
因為這個球的中每個細胞都是直徑更小的小圓球,32個小圓球拼成的大球形狀看起來像桑葚一樣,所以由32個細胞組成的胚胎被稱為桑椹胚。
?。。∫貏e注意的是,直到這個時候,胚胎還沒有種植進媽媽的子宮壁,而是在宮腔里游泳。也就是說胚胎還沒有長在肉里面,而是游離在肉外面。
如果在試管里模擬宮腔里的生物化學環境,媽媽的卵細胞與爸爸精細胞也能在試管里結合,結合出的受精卵也能分裂成桑椹胚。
這就是制作試管嬰兒的原理,將胚胎發育的早期階段在試管里完成。受精卵分裂成桑椹胚,桑葚胚再發育成囊胚,最后把囊胚從試管里取出來,種植進媽媽的子宮壁里。(注3)
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注2:這也是胚胎早期發育實驗能在太空中大量完成的原因??茖W家不用把活蹦亂跳的動物帶上天,而是把受精卵帶上天。只要給受精卵提供適宜的生物化學環境,受精卵在試管中就能完成早起發育過程。
2016年4月6日,我國用實踐十號衛星將6000枚小鼠早起胚胎帶入太空,觀察它們在太空中的發育的情況。
經過數天的太空旅行,實踐十號上傳來好消息:小鼠早期胚胎在太空中順利完成從2細胞到囊胚的全程發育。這是世界上第一次實現哺乳動物胚胎在太空發育。
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注3:原腸胚(Gastrula)囊胚的部分細胞通過種種方式遷移到內部,形成雙胚層或三胚層的原腸胚。低等動物僅有兩個胚層組成;許多高等動物則在內外胚層之間形成了中胚層。
?。。≌f人話:桑椹胚的細胞會圍成一個球形的表面,球的里面裝著一包水。外面的細胞加里面的水,被稱為囊胚(Blastula)。囊胚可以被種植進媽媽的子宮壁里,開始后面的發育。
囊胚種植成功后,中間空著的部分(裝水的部分)會長出兩片緊貼在一起的肉。這兩片肉就是我們的本體,被稱為原腸胚,原腸胚最終會長成一個完整的我們。而包在外面的球會長成羊膜,將我們的肉與媽媽的肉分隔開。
原腸胚是我們的本體,雖然還只是兩片肉,但是已經有極性,分為頭、尾、前、后、左、右。
按照目前的科技條件,科學家只能模擬早起胚胎發育所需的生物化學環境,還不能模擬原腸胚發育所需的環境。想要在太空中生出一個哺乳動物,科學家必須先保證早期胚胎能夠成功植入母體,而且母子都能夠活到小寶寶出生。
希望隨著科學進步,這一難題能過被科學家解決,動物就可以在太空中繁衍了。