Sau sáu năm ở trong không gian, tinh trùng của chuột được đông lạnh đã tạo ra đàn con khỏe mạnh

0
34

Các nhà khoa học cho biết phát hiện này ủng hộ ý tưởng rằng vật chất di truyền có thể được vận chuyển đến các thế giới khác để giúp thiết lập sự đa dạng của sự sống.

Chuột con được sinh ra từ tinh trùng chuột đông khô - đã được lưu trữ trên Trạm vũ trụ quốc tế trong vòng 6 năm. Trong bức hình là một số trong số những con chuột đó và con của chúng  (Sayaka Wakayama, Đại học Yamanashi)
Chuột con được sinh ra từ tinh trùng chuột đông khô – đã được lưu trữ trên Trạm vũ trụ quốc tế trong vòng 6 năm. Trong bức hình là một số trong số những con chuột đó và con của chúng (Sayaka Wakayama, Đại học Yamanashi)

Nhà sinh vật học Teruhiko Wakayama hình dung rằng một ngày nào đó, con người có thể sinh sống ở các hành tinh khác và gieo mầm nền văn minh mới bằng tinh trùng động vật và tế bào trứng mà họ mang đến từ Trái đất. Việc mở rộng dấu chân của loài người vào không gian sâu thẳm sẽ đòi hỏi con người phải vận chuyển các “Noah Arks” của vật liệu di truyền này, mỗi lô tế bào là một đại diện cho đa dạng sinh học của Trái đất.

Nhưng trước khi tầm nhìn của Wakayama trở thành hiện thực, nhiệm vụ đầu tiên là xác minh rằng các tế bào sinh sản có thể tồn tại trong những chuyến hành trình dài xuyên không gian hay không.

Bên ngoài lá chắn từ trường của Trái đất, bức xạ cao hơn từ 50 đến vài nghìn lần so với ở Trái đất và nó có khả năng làm hỏng DNA của tế bào. Giờ đây, nghiên cứu mới nhất của Wakayama, được công bố vào tháng 6 này trên tạp chí Science Advances, đã tạo ra một bước tiến đầy hứa hẹn trong việc chuẩn bị vật liệu di truyền cho quá trình vận chuyển giữa các vì sao: Nhóm của ông đã phát hiện ra rằng tinh trùng chuột thực sự có thể tồn tại trong không gian trên Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS) cho tới sáu năm — nếu chúng được đông khô trước đó.

Ulrike Luderer, một nhà nghiên cứu về chất độc sinh sản tại Đại học California, Irvine, người không tham gia vào nghiên cứu cho biết: “Đó là một bài báo rất thú vị. Đây là lần đầu tiên một dạng tinh trùng của động vật có vú ở trong không gian trong khoảng thời gian dài như vậy — gần sáu năm, thời gian lâu nhất từng được thí nghiệm”.

Để thực hiện quá trình đông khô, các nhà nghiên cứu đã đông lạnh tinh trùng của 65 con chuột bằng nitơ lỏng ở nhiệt độ âm 320 độ F. Sau đó, họ cho các tế bào đông lạnh của mình tiếp xúc với môi trường chân không để nhanh chóng loại bỏ hết nước.

Wakayama, người nghiên cứu tại Đại học Yamanashi, Nhật Bản, viết: “Tinh trùng trở thành bột [giống như] cà phê hòa tan.”

ĐỌC THÊM >> Những điều thú vị về đất nước ‘chuột nhiều hơn người’

Các nhà nghiên cứu đã gửi tinh trùng đông khô từ một chục con chuột lên ISS vào ngày 4 tháng 8 năm 2013. Các tế bào quay trở lại từ điểm hẹn ngoài Trái đất của chúng theo ba đợt riêng biệt: sau một năm, ba năm và sáu năm. Khi trở lại Trái đất, các tinh trùng sống trong không gian đã được bù nước. Wakayama viết, “… chỉ cần thêm nước. Không cần đợi ba phút (không giống như mì ly). ”

Sau đó, các nhà nghiên cứu sử dụng tinh trùng để thụ tinh với các tế bào trứng cái, chúng được chuyển vào chuột cái để mang thai. Mặc dù các tế bào tinh trùng chịu một số tổn thương DNA, chúng vẫn sinh ra những con chuột con khỏe mạnh với hoạt động gen bình thường. Một số trong số những con chuột con này được sinh ra từ tinh trùng không gian đã được giao phối, và chúng cũng tự sinh ra những con cháu khỏe mạnh.

Sau thời gian tồn tại trong không gian, tinh trùng chuột được tiêm vào tế bào trứng của con cái. (Sayaka Wakayama, Đại học Yamanashi)
Sau thời gian tồn tại trong không gian, tinh trùng chuột được tiêm vào tế bào trứng của con cái. (Sayaka Wakayama, Đại học Yamanashi)

Luderer nói rằng cô ấy muốn thấy nhiều thử nghiệm hơn được chạy trên chuột con thế hệ thứ hai, đặc biệt là để đánh giá hành vi, tuổi thọ và các mô bên trong của chúng. Tuy nhiên, chứng minh đa thế hệ của các nhà nghiên cứu khá hấp dẫn, cô nói.

Chìa khóa cho khả năng chịu bức xạ của tinh trùng đông khô là loại bỏ nước. Bức xạ chia tách các phân tử nước thành các gốc không ổn định tàn phá hóa học bên trong tế bào. Việc thiếu nước cho phép tinh trùng đông khô giữ được tốt hơn nhiều so với tinh trùng tươi, chứa đầy nước dưới bức xạ quá lớn.

Để đo giới hạn chịu đựng bức xạ, nhóm của Wakayama cũng cho chụp tinh trùng chuột đông khô bằng tia X trên Trái đất. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng tinh trùng có thể chịu được bức xạ lên tới 30 Grays, tương đương với 150 lần chụp CT toàn thân và vẫn có khả năng sinh sản.

Wakayama viết: “Dựa trên kết quả, chúng tôi có thể dự đoán rằng tinh trùng có thể được bảo quản [trong] ít nhất 200 năm trên ISS, mặc dù ông lưu ý rằng tia X được tạo ra trong phòng thí nghiệm trên mặt đất khác với các loại năng lượng các hạt trong không gian sâu, vì vậy con số này là một ước tính sơ bộ.

ISS nằm ở rìa bảo vệ từ trường của Trái đất, vì vậy nó vẫn được bảo vệ khỏi tác động của bức xạ trong không gian sâu. Mặc dù nhóm của Wakayama chỉ ra rằng tinh trùng của chuột đông lạnh có thể sử dụng trong vòng 6 năm trên ISS — và có thể là 200 năm — họ nhận ra rằng thời hạn sử dụng có thể không lâu nếu tinh trùng được gửi đến và bảo quản trong không gian sâu. Và một chuyến đi một chiều tới rìa hệ mặt trời của chúng ta sẽ mất khoảng một thập kỷ. Tuy nhiên, tinh trùng của chuột được làm khô bằng đông lạnh làm tăng độ phản xạ bức xạ của chúng lên gấp 10 lần, đây là một kết quả đầy hứa hẹn, Wakayama nói.

Ông cũng cho biết thêm rằng các tế bào đông khô có một lợi thế khác – chi phí bảo quản và vận chuyển là rất thấp, do các tế bào có thể được giữ ở nhiệt độ phòng. Khi đến thời điểm nhân loại vận chuyển các tế bào đông khô trong không gian, các phi hành gia sẽ không cần bảo dưỡng đặc biệt.

Nicolas Foray, một nhà sinh vật học phóng xạ tại Viện Nghiên cứu Y tế và Sức khỏe Pháp, người không tham gia nghiên cứu, cho biết những phát hiện của nhóm nghiên cứu về tinh trùng chuột có thể không ảnh hưởng nhiều đến thực vật, động vật hoặc vi sinh vật khác. Tinh trùng và DNA của chuột có thể chịu được bức xạ tốt hơn so với tinh trùng từ các sinh vật khác, và ông nói rằng điều đó đặc biệt đúng với trường hợp của con người. Ông nói: “Bạn chắc chắn sẽ không có câu chuyện tương tự với men hay với con người.”

Du hành vũ trụ sâu là một mục tiêu cao cả vì sinh học trên Trái đất nói chung đơn giản là không thích nghi với môi trường thù địch của không gian. Nhưng điều đó đã không ngăn cản các nhà khoa học tiến hành các kế hoạch đầy tham vọng. Wakayama viết rằng anh ấy đã đặt mục tiêu tiến hành các thí nghiệm tương tự trên Gateway, khu trú ngụ tiên phong trên mặt trăng của nhân loại, trong các công trình thuộc chương trình Artemis của NASA, sẽ mở đường cho những nỗ lực khám phá không gian sâu hơn.

ĐỌC THÊM >> Chuột cắn cổ rắn cứu bạn

Nguồn:
_https://www.smithsonianmag.com/science-nature/after-six-year-sojourn-space-freeze-dried-mice-sperm-produce-healthy-pups-180978061/
_https://www.nasa.gov/gateway/overview
_https://www.nationalgeographic.com/science/article/150713-pluto-flyby-ten-questions-answered-space#:~:text=Launched%20in%202006%2C%20New%20Horizons,reach%20Pluto%20and%20its%20moons.

Bình luận bằng Facebook

comments