Questa foto scattata a settembre 2020 mostra un topo (medio) nato da sperma conservato per sei anni nello spazio, o un “topo spaziale”. I topi leggermente più piccoli nella parte anteriore e posteriore sono la prole dei topi spaziali allevati insieme. Teruhiko Wakayama/Università di Yamanashi
CNN
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Sono stati alcuni anni difficili sul pianeta Terra, con una pandemia che si è dilaminata in tutto il mondo e un assalto di ondate di calore da record e disastri naturali.
Eventi come questi sono buoni esempi del perché gli esseri umani hanno bisogno di trovare un nuovo posto dove vivere, secondo i sostenitori dell’idea futuristica. Gli avamposti sulla luna o su Marte potrebbero fungere da polizza assicurativa contro l’estinzione a causa di catastrofi o autodistruzione, dicono.
Ma c’è molto che non sappiamo sulla nostra capacità di sopravvivere e prosperare nello spazio, anche se possiamo riprodurci. Ora, lo sperma di topo liofilizzato, immagazzinato a bordo della Stazione Spaziale Internazionale (ISS) in una scatola di protezione dalle radiazioni, potrebbe aiutarci a darci una migliore comprensione della capacità dei mammiferi di procreare al di fuori della Terra.
Quando gli esemplari torneranno a terra firma l’anno prossimo, Teruhiko Wakayama, professore presso l’Advanced Biotechnology Centre dell’Università di Yamanashi, li studierà per determinare l’impatto dell’ambiente spaziale e se possono essere utilizzati per creare una prole sana.
Tornato nel suo laboratorio in Giappone, Wakayama sta sviluppando un dispositivo che consentirà agli astronauti di condurre la fecondazione in vitro (IVF) dei roditori a bordo della ISS nei prossimi anni. In definitiva, gli esperimenti potrebbero aiutare a salvare l’umanità, dice.
“Il nostro obiettivo è stabilire un sistema per preservare in modo sicuro e permanente le risorse genetiche della Terra da qualche parte nello spazio – sia sulla luna che altrove – in modo che la vita possa essere rianimata anche se la Terra affronta la distruzione catastrofica”.
Può sembrare uscito direttamente da un film di fantascienza, ma Wakayama ha a lungo spinto i confini con i suoi studi riproduttivi. Nel 1997, lui e un altro accademico hanno sviluppato un nuovo metodo che hanno usato per clonare il primo topo al mondo da cellule adulte.
Ha condotto uno studio sullo sviluppo di embrioni di topi nello spazio, qualcosa che in precedenza era stato fatto solo con creature come anfibi e pesci. E lui e il suo team hanno aperto la strada a un metodo di liofilizzazione utilizzato per inviare lo sperma di topo alla ISS, dove è stato conservato in un congelatore per un massimo di sei anni. Quando i campioni sono tornati sulla Terra, i ricercatori li hanno reidratati e hanno prodotto cuccioli di topo sani.
Da quello studio, hanno stabilito che lo sperma liofilizzato potrebbe rimanere vitale per 200 anni nello spazio. Anche se è impressionante, Wakayama dice che “non è assolutamente abbastanza lungo per il nostro futuro”. Con i suoi ultimi esemplari spaziali, sta usando un nuovo dispositivo per proteggere lo sperma immagazzinatozoo a temperatura ambiente, dalle radiazioni, per vedere se potrebbe essere possibile conservare campioni nello spazio a tempo indeterminato.
Da “Chix in Space” agli scarafaggi cosmici
Per decenni, gli scienziati hanno lanciato creature terrestri nello spazio per studiare come la microgravità e le radiazioni cosmiche influenzino i processi biologici, compresa la riproduzione.
Nel 1989, ad esempio, 32 uova di gallina fecondate sono state inviate in orbita per studiare come si saranno sviluppate senza gravità, in un esperimento sponsorizzato dalla catena americana di fast-food KFC, e soprannominato “Chix in Space”.
I Tadpoles nati sullo Space Shuttle Endeavour nel 1992 sono diventati i primi vertebrati a trascorrere i primi giorni di vita nello spazio. Lì, nuotavano in modo irregolare e lottavano per trovare bolle d’aria da respirare.
Lo Spacelab-J (SL-J) è stato lanciato a bordo dello Space Shuttle Orbiter Endeavour nel 1992. Questa foto mostra una delle femmine di rane trasportate a bordo. È stato indotto a ovulare e a versare uova. Queste uova sono state poi fecondate nell’ambiente di microgravità. La missione ha anche esaminato il comportamento di nuoto dei girini cresciuti in assenza di gravità. NASA
E nel 2007, uno scarafaggio di nome Nadezhda (che significa “Speranza” in russo) ha dato alla luce 33 prole concepite in orbita. Erano per lo più normali, a parte gli esoscheletri anormalmente scuri.
“Abbiamo visto che la maggior parte delle fasi specifiche del ciclo riproduttivo possono verificarsi nello spazio, almeno in una specie o due, non sempre con successo”, ha detto Virginia Wotring, professore presso l’International Space University, un’istituzione privata senza scopo di lucro a Strasburgo, in Francia, dedicata all’educazione spaziale.
Il pesce Medaka, un piccolo pesce originario delle risaie, delle paludi e degli stagni in Giappone, e delle lumache, ha completato l’intero ciclo di riproduzione nello spazio, ha detto Wotring. “Andare dai mammiferi è il prossimo passo naturale, per vedere quali parti di esso funzioneranno”, ha aggiunto.
Quando si tratta di topi, lo sperma di topo liofilizzato che Wakayama sta attualmente immagazzinando a bordo della ISS tornerà sulla Terra nel 2025 per lo studio. “Il nostro obiettivo è preservare per sempre [le cellule riproduttive] a temperatura ambiente”, dice.
Sostenere gli abitanti dello spazio
Gli esseri umani sono ben lontani dal diventare una specie multiplanetaria, ma stiamo facendo progressi. Alla fine del 2026, il programma Artemis guidato dalla NASA restituirà gli astronauti sulla luna per la prima volta dal 1972, dove spera di sviluppare una presenza continua. E se le previsioni del fondatore di SpaceX Elon Musk sono accurate, la prima missione con equipaggio su Marte potrebbe essere in arrivo nei prossimi quattro anni.
Gli scienziati sanno già che i viaggi spaziali possono devastare il corpo umano. Le radiazioni cosmiche possono causare mutazioni nel DNA che aumentano il rischio di cancro e causano altri disturbi. La microgravità può causare problemi di vista, un sistema immunitario indebolito e perdita muscolare e ossea.
Ciò significa che ci sono preoccupazioni più urgenti rispetto alla riproduzione, dice Wotring. “Ci sono altre informazioni di cui abbiamo bisogno in questo momento per prenderci cura degli astronauti che stiamo inviando nello spazio ora”, dice. “Questo deve essere prioritario”.
Il comandante Akihiko Hoshide della Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) scongela campioni di embrioni di topo a bordo della ISS, come parte di una missione del 2021, per imparare come l’ambiente spaziale influisce sulle fasi chiave della riproduzione. NASA
Ma Wakayama crede che il suo lavoro sarà cruciale man mano che gli esseri umani trascorrono più tempo nello spazio. Il DNA danneggiato negli spermatozoi e negli ovuli, ad esempio, potrebbe trasmettere anomalie genetiche alla generazione successiva, dice.
E senza l’attrazione direzionale della gravità, un embrione fecondato potrebbe non essere in grado di svilupparsi correttamente. “La formazione del sistema nervoso e lo sviluppo degli arti … non sappiamo se questo accadrà correttamente in microgravità, dove non c’è su o giù”, dice.
Aggiunge che il lavoro potrebbe essere replicato e costruito per altre specie, il che potrebbe essere utile per il trasporto di animali come cani per compagnia e bestiame come bestiame per il cibo, su altri pianeti.
Wakayama ha intenzione di attenersi a studiare i topi. Il suo progetto di fecondazione in vitro è stato accettato dall’agenzia spaziale giapponese, ma il dispositivo che verrà utilizzato per completare la fecondazione in vitro è ancora in fase di sviluppo. Spera che sia pronto per il lancio sulla ISS entro due anni.
“Nei film di fantascienza, le persone vivono su altri pianeti e nascono i bambini, ma non sappiamo nemmeno se ciò sia ancora possibile”, dice.
Spera che i suoi esperimenti possano aiutare a far luce sul fatto che gli esseri umani possano riprodursi e svilupparsi normalmente nell’ambiente difficile dello spazio.
“Se possiamo confermarlo, porterà rassicurazione”, dice Wakayama. “E se non funziona, dobbiamo capire come affrontare questa sfida”.