自從人類有能力進(jìn)入太空飛行之后，一些人就萌發(fā)了在失重的太空中XXOO甚至懷孕的想法。那么，XXOO后，離開人體的精子在不受地球重力的影響時(shí)，運(yùn)動(dòng)能力如何呢？如果XXOO發(fā)生在宇宙飛船升空過程的超重狀態(tài)下，情況又會(huì)有什么不同呢？
可惜的是，目前既沒有那么多太空小旅館，大部分人也沒能力支付那么昂貴的太空開房費(fèi)，這些問題還真不好回答。不過，好在地球上生活著一類叫做科學(xué)家的人，他們對(duì)此也非常感興趣，并做了一系列實(shí)驗(yàn)來研究這些問題。
重力小游得快
從1976年開始，歐洲就開始借助火箭進(jìn)行低重力條件下的實(shí)驗(yàn)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目被稱之為Technologische Experimente unter Schwerelosigkeit（TEXUS），翻譯成中文就是“微重力條件下的技術(shù)實(shí)驗(yàn)”。1988年11月和1990年5月，在歐洲宇航局（European Space Agency, ESA）和瑞典宇航公司（Swedish Space Corporation, SSC）的參與下，人們?cè)诒比鸬洌∟orth Sweden）的基律納（Kiruna）發(fā)射了實(shí)驗(yàn)用火箭。人們?cè)诨鸺羞M(jìn)行了一系列低重力條件實(shí)驗(yàn)，其中一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容就是測(cè)試在微重力條件下牛的精子的運(yùn)動(dòng)情況。
除了在火箭上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之外，研究人員還在地面進(jìn)行正常重力環(huán)境中（正常重力加速度，即1g）的對(duì)照實(shí)驗(yàn)。無論是在失重環(huán)境中，還是在正常重力環(huán)境中使用的實(shí)驗(yàn)材料，均來自同一次射精所得到的牛精液。并且，實(shí)驗(yàn)之前，精液會(huì)被稀釋為每毫升液體中含有約4-5千萬個(gè)精子的樣本。樣本被放入具有視頻監(jiān)測(cè)功能的恒溫觀測(cè)設(shè)備中，隨著火箭一同進(jìn)入低重力環(huán)境下。在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)過程中，精子所受到的重力加速度小于10-4g。
在1988年11月的實(shí)驗(yàn)中，研究人員在正常重力條件和失重條件下，分別觀測(cè)了761和698個(gè)精子的運(yùn)動(dòng)情況；在1990年5月的實(shí)驗(yàn)中，研究人員又分別觀測(cè)了1154和1090個(gè)精子的運(yùn)動(dòng)情況。
在1988年的實(shí)驗(yàn)中，研究人員發(fā)現(xiàn)，與正常重力環(huán)境相比，在微重力條件下，精子更傾向于沿直線運(yùn)動(dòng)。在地面的對(duì)照組樣本中，40%左右的精子的運(yùn)動(dòng)軌跡基本為直線。相比之下，而在微重力環(huán)境中，高達(dá)70%左右的精子沿直線運(yùn)動(dòng)。 [G1] 在1990年的實(shí)驗(yàn)中，研究人員還發(fā)現(xiàn)，在微重力條件下，精子的運(yùn)動(dòng)速度產(chǎn)生了變化。原本運(yùn)動(dòng)速度處在10-20微米/秒范圍的精子中，有17.5%的精子運(yùn)動(dòng)速度提升到了20微米/秒以上[1]。
精子的幾種運(yùn)動(dòng)形式示意圖。S表示精子運(yùn)動(dòng)的最初起點(diǎn)與運(yùn)動(dòng)最后終點(diǎn)之間的直線距離。V則表示精子實(shí)際運(yùn)動(dòng)過程中，各位點(diǎn)的直線距離之和。在本實(shí)驗(yàn)中，S/V的值處于0.9-1.0之間時(shí)，研究人員認(rèn)為精子的運(yùn)動(dòng)為直線運(yùn)動(dòng)[1]。
什么讓精子游得快？
雖然在微重力環(huán)境下，精子的游動(dòng)會(huì)變得更快，但這一定是微重力引起的嗎? 我們知道，火箭在進(jìn)入既定太空軌道平穩(wěn)運(yùn)行之前，會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的震動(dòng)，并出現(xiàn)超重的現(xiàn)象。是否是這些刺激，使得精子在進(jìn)入微重力環(huán)境之后出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)力上升的現(xiàn)象呢？
1999年，堪薩斯大學(xué)醫(yī)學(xué)中心（University of Kansas Medical Center）的研究人員模擬了火箭的震動(dòng)、加速運(yùn)動(dòng)等環(huán)境，并將海膽的精子置于這樣的環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。結(jié)果，精子的運(yùn)動(dòng)情況并未發(fā)生顯著變化[2]?？磥?，精子的運(yùn)動(dòng)能力提高，并不是起飛階段時(shí)超重造成的。
超重還對(duì)精子的運(yùn)動(dòng)有阻礙作用，堪薩斯的那幫家伙在2001年又搗鼓了一次超重實(shí)驗(yàn)。他們將海膽的精子置于較低的超重環(huán)境（如1.3g）中，結(jié)果與微重力環(huán)境下相反，他們發(fā)現(xiàn)精子的直線運(yùn)動(dòng)速度受到了一定的抑制[4]。
那么到底什么使得處于微重力環(huán)境下的精子游得更快呢？原來，在精子的尾部有一種被稱為FP130的蛋白質(zhì)。研究人員發(fā)現(xiàn)，在相同的時(shí)間段內(nèi)，微重力環(huán)境下精子尾部的FP130的磷酸化程度，顯著高于正常重力環(huán)境中的精子。而這種蛋白質(zhì)的磷酸化程度與精子尾部的運(yùn)動(dòng)能力有著密切的聯(lián)系。研究人員認(rèn)為，微重力條件對(duì)于FP130磷酸化的刺激作用，使得精子運(yùn)動(dòng)能力得到了提升[2]。
愛在太空，更易受孕？
那么，是不是在太空就更容易懷孕呢？事情可沒有這么簡(jiǎn)單。微重力條件下的精子運(yùn)動(dòng)速度快，并不代表著在太空中動(dòng)物更容易懷孕。因?yàn)?，?dāng)初ESA送上天的是動(dòng)物在地球上排出體外的“成品”精子。如果動(dòng)物在微重力條件下生活的話，睪丸制造出的精子還能游那么快嗎？
為此，2002年日本名古屋城市大學(xué)（Nagoya City University）的研究人員做了個(gè)初步的實(shí)驗(yàn)。他們將小鼠尾巴綁住倒吊起來，以便模擬失重狀態(tài)下動(dòng)物身體中體液的運(yùn)行狀態(tài)；對(duì)照組的小鼠僅綁住尾巴，但腿腳不離地。結(jié)果他們發(fā)現(xiàn)，倒吊起來的小鼠體內(nèi)睪酮水平為0.71±1.24ng/mL，明顯低于對(duì)照組小鼠2.38±3.50ng/mL的睪酮水平。雖然實(shí)驗(yàn)組小鼠的精液中具有運(yùn)動(dòng)能力的精子的比例僅微微下降，但是，這些精子的平均運(yùn)動(dòng)速度卻出現(xiàn)了明顯下降[3]！
很明顯，重力對(duì)于精子運(yùn)動(dòng)力的影響從“精子制造”過程就開始了。并且，重力不光對(duì)精子會(huì)產(chǎn)生直接影響，還會(huì)通過影響身體的其他系統(tǒng)（如循環(huán)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)）對(duì)精子活力造成間接影響。所以，到底低重力會(huì)對(duì)吳剛精子的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生什么樣的影響，就只能從他那兒采點(diǎn)兒來研究了。
看來，要想真正搞清楚微重力環(huán)境下精子的產(chǎn)生和運(yùn)動(dòng)狀況，還得仰仗空間技術(shù)的發(fā)展啊。
[1] Sperm Motility Under Conditions of Weightlessness
[2] Microgravity alters protein phosphorylation changes during initiation of sea urchin sperm motility
[3] Effect of Simulated Microgravity on Testosterone and Sperm Motility in Mice
