Microgravitația afectează navigația spermatozoizilor și reduce fertilizarea în modele mamifere, arată cercetare din Adelaide

Sursa foto: Sciencedaily

Un studiu realizat la Universitatea Adelaide indică faptul că lipsa gravitației perturbă capacitatea spermatozoizilor de a se orienta corect, ridicând întrebări despre dificultățile reproducției în spațiu. Cercetarea, condusă de cercetători din cadrul Robinson Research Institute, School of Biomedicine și Freemasons Centre for Male Health and Wellbeing, arată că, deși motilitatea fizică a spermatozoizilor rămâne în mare parte neschimbată în condiții simulate de microgravitație, aceștia își pierd sensul direcționalității și, prin urmare, ajung mai greu la locul fertilizării.

Experimentul și simularea microgravitației

Pentru a reproduce efectele de dezorientare produse de absența gravitației, echipa a folosit un dispozitiv 3D clinostat, creat de dr. Giles Kirby de la Firefly Biotech. Aparatul rotesc continuu celulele, imitând astfel efectele de microgravitație. Spermatozoizii provenind de la trei mamifere diferite, inclusiv om, au fost supuși acestor condiții și trimiși printr-un labirint proiectat să semene cu tractul reproductiv feminin.

Pierdere a direcției, nu a vitezei

Concluziile au arătat o reducere semnificativă a numărului de spermatozoizi care au reușit să străbată cu succes labirintul în condiții de microgravitație comparativ cu gravitația normală de pe Pământ. Cercetătorii au semnalat că această reducere nu s-a datorat unei scăderi în capacitatea de mișcare — spermatozoizii au continuat să înoate — ci unei pierderi a orientării, ceea ce a împiedicat atingerea țintei de fertilizare.

„Aceasta este prima dată când demonstrăm că gravitația este un factor important în capacitatea spermatozoizilor de a naviga printr-un canal asemănător tractului reproductiv”, a declarat dr. Nicole McPherson, autoare principală din cadrul Robinson Research Institute. Ea a subliniat că efectul a fost observat în toate modelele testate, ceea ce indică un mecanism comun, dependent de prezența unei forțe gravitaționale pentru orientare eficientă.

Progesteronul: o posibilă cale de remediere

O descoperire notabilă a studiului este că adăugarea hormonului sexual progesteron a îmbunătățit capacitatea spermatozoizilor umani de a se orienta în condiții simulate de microgravitație. Cercetătorii suspectează că progesteronul, eliberat de ovul, poate funcționa ca un semnal chimic care ajută spermatozoizii să localizeze locul fertilizării și că acest semnal ar putea compensa parțial lipsa vectorului gravitațional. În ciuda acestor rezultate promițătoare, dr. McPherson a subliniat că este nevoie de cercetări suplimentare pentru a explora această posibilă soluție în profunzime.

Impact asupra fertilizării și primelor etape de dezvoltare embrionară

Pe lângă testele de orientare, echipa a evaluat efectele expunerii la microgravitație asupra fertilizării și dezvoltării embrionare timpurii utilizând modele animale. După patru ore de expunere la condiții simulate de zero gravitație, numărul de ovule de șoarece fertilizate cu succes a scăzut cu aproximativ 30% comparativ cu condițiile standard de pe Pământ. Această scădere a ratelor de fertilizare a fost observată în intervalul de patru până la șase ore de expunere.

Mai mult, expunerea prelungită la microgravitație părea să aibă efecte și mai dăunătoare: au fost raportate întârzieri în dezvoltare și, în unele cazuri, un număr redus de celule care ulterior contribuie la formarea fătului în stadiile foarte timpurii ale dezvoltării embrionare. Aceste observații sugerează că atât evenimentul fertilizării, cât și primele etape de diviziune celulară pot fi sensibile la condițiile de gravitație reduse.

Dr. McPherson a remarcat: „Am observat rate reduse de fertilizare în timpul expunerii de patru până la șase ore la microgravitație. Expunerea prelungită a părut a fi și mai dăunătoare, ducând la întârzieri în dezvoltare și, în unele cazuri, la un număr redus de celule care vor forma ulterior fătul în primele etape ale formării embrionului”.

De ce gravitația poate fi esențială pentru reproducere

Anterior, alte studii s-au concentrat pe modul în care se deplasează spermatozoizii în spațiu, însă niciunul nu testase până acum capacitatea lor de a naviga printr-un canal reproductiv într-un cadru controlat precum cel folosit în acest studiu. Rezultatele sugerează că vectorul gravitațional este folosit, direct sau indirect, ca ghid de orientare de către spermatozoizi atunci când parcurg mediul complex al tractului reproductiv.

Astfel, succesul reproducției în medii cu gravitație redusă sau absentă depinde nu doar de motilitatea individuală a spermatozoizilor, ci și de capacitatea lor de a interpreta și răspunde la semnalele fizice și chimice care, în condiții terestre, sunt corelate cu gravitația.

Implicări pentru colonizarea spațială și stabilirea pe alte corpuri cerești

Aceste descoperiri au implicații practice pentru planificarea misiunilor pe termen lung și pentru eventualele comunități umane permanente pe Lună sau Marte. Studiul a fost realizat în colaborare cu Andy Thomas Centre for Space Resources al Universității Adelaide, un centru dedicat provocărilor legate de explorarea pe termen lung și viața dincolo de Pământ.

„Pe măsură ce facem pași către transformarea nostru într-o specie spațială sau multiplanetară, înțelegerea modului în care microgravitația afectează primele etape ale reproducerii este esențială”, a afirmat associate professor John Culton, director al Andy Thomas Centre for Space Resources. Datele rezultate ridică întrebări despre cât de fezabilă va fi reproducerea naturală în asentamentele viitoare și despre necesitatea unor soluții tehnologice sau biologice pentru a susține procesele reproductive sănătoase.

Direcții viitoare de cercetare

Următoarea etapă a proiectului va investiga modul în care diverse medii de gravitație — inclusiv cele de pe Lună şi Marte, dar şi sistemele de gravitaţie artificială — influenţează navigaţia spermatozoizilor și primele etape ale dezvoltării embrionare. O chestiune centrală este dacă efectele observate se modifică gradual pe măsură ce gravitația descrește sau dacă există un prag sub care schimbările apar brusc, într-un răspuns de tip „totul sau nimic”. Răspunsul la această întrebare va fi crucial pentru proiectarea habitatelor spațiale și a sistemelor de gravitație artificială care ar trebui să susțină reproducerea sănătoasă.

Dr. McPherson a adăugat un comentariu optimist, notând că, în ciuda problemelor identificate, „în studiul nostru cele mai multe embrioni sănătoși au fost totuși capabili să se formeze chiar și atunci când fertilizarea a avut loc în aceste condiții, ceea ce ne dă speranță că, într-o zi, reproducerea în spațiu poate fi posibilă”.

Publicare și referințe

Rezultatele au fost publicate în jurnalul Communications Biology. Lucrarea a fost semnată de Hannah E. Lyons, Victoria Nikitaras, Bridget M. Arman, Stephen M. McIlfatrick, Mark B. Nottle, Macarena B. Gonzalez și Nicole O. McPherson. Referința completă include DOI: 10.1038/s42003-026-09734-4.

Aceste rezultate oferă un cadru inițial pentru înțelegerea complexităților reproducerii în medii cu gravitație redusă și subliniază necesitatea unei cercetări extinse pentru a determina modul în care procesele biologice fundamentale se vor comporta în viitoarele misiuni umane de durată lungă din spațiu.

Surse: ScienceDaily — Lost in space: Microgravity makes sperm lose their sense of direction, și articolul științific publicat în Communications Biology (DOI: 10.1038/s42003-026-09734-4).