생각할 수 없는 일처럼 들리겠지만, 바퀴는 인간이 언젠가 화성에 도달하여 식민지를 개척할 수 있도록 움직였다. 최초의 화성 도시에 대한 세부 설계가 이미 있으며 SpaceX는 언젠가 화성으로 Starships 보내기 (다른 임무 중)를 발사하기 위해 최초의 해양 우주 정거장을 건설하고 있으며 NASA는 최근 화성에서 헬리콥터를 비행했다. 그러나 한 가지 중요한 질문에 대한 답을 포함하여 여전히 누락된 몇 가지 큰 퍼즐 조각이 있다. 인간을 화성에 데려온 후 우리 종족이 그곳에서 계속될 수 있도록 어떻게 보장할까? 다시 말해서 우리는 인간이 우주에서 번식할 수 있는지 아직 알지 못한다.

일본 연구자들의 연구를 통해 우리는 이러한 질문에 답하는 데 조금 더 가까워졌다. 과학자들은 동결 건조된 생쥐 정자를 국제 우주 정거장(ISS)으로 보냈고, 그곳에서 9개월에서 5년 10개월까지 다양한 기간 동안 머물렀다가 지구로 돌아와 암컷 생쥐를 임신시키는 데 사용되었다. 팀은 지난주 Science Advances 저널에 결과를 발표했다.

우주 정거장 정자

ISS에 정자를 보내는 것은 기괴한 생각처럼 보인다. 이것은 인간이 우주에서 번식할 수 있는 가능성에 대해 우리에게 무엇을 말해 줄 수 있을까?

연구팀은 주로 우주 방사선이 DNA와 생식력에 미치는 영향을 연구하고 싶었다. 방사선은 생식선 세포뿐만 아니라 체세포에 손상을 줄 수 있으며, 우주에서는 태양이 고전하고 에너지 입자를 방출하는 태양 입자 사건으로 인해 해를 입을 가능성이 더 많다. 이것을 HZE 입자라고 하며 DNA의 이중 나선으로 짜여 진 가닥을 끊을 만큼 강력하다. 태양계 외부에서 나오는 은하 우주선도 해를 끼칠 수 있다.

어떤 종은 확실히 일부 유전적 돌연변이로 생존할 수 있지만, 더 많은 것이 축적되어 새로운 세대로 전달되고, 그 세대의 DNA가 추가 돌연변이를 겪게 되면 얼마 지나지 않아 다루기 힘든 일련의 문제를 겪게 된다. 연구팀은 논문에 "방사선이 한 종의 몸에 지속적으로 조사되고 장기간에 걸쳐 생식 세포에 축적된 여러 돌연변이가 있으면 종은 다른 종이 될 것"이라고 밝혔다.

ISS에 정자를 저장함으로써 연구팀은 그 행동과 우주 방사선에 대한 탄력성, 즉 DNA 손상 여부를 관찰할 수 있었다.

어떻게 된 것일까?

66마리의 수컷 생쥐 중에서 과학자들은 가장 건강하고 유전적 다양성이 가장 많은 12마리의 정자 샘플을 채취했다. 그들은 정자를 여섯 개의 다른 상자로 나누고 세 개는 우주로 보내고 세 개는 지구에 통제 그룹으로 유지했다. 우주로 보내진 상자는 각각 9개월 후, 2년 9 개월 후, 5년 10개월 후 다시 가져왔다 (그런데 이 최종 기간은 샘플이 ISS에 보관된 기간 중 가장 긴 시간이다. 생물학적 연구).

연구팀은 비정상적인 염색체 분리, 세포질 손상, 배반포의 세포 수, 세포 사멸률과 같은 것들에 대해 송환된 정자와 그들과 함께 생성된 배아를 테스트했다. 그들은 정자가 우주에서 보낸 시간이 그들의 DNA에 손상을 주지 않는다는 것을 발견했다.

공간 정자와 대조군 정자는 모두 IVF를 통해 암컷 쥐를 함침시키는 데 사용되었으며 모든 쥐의 새끼는 그들 사이에 큰 차이 없이 건강하게 태어났다. 뿐만 아니라 팀은 그 새끼들의 건강을 확인하기 위해 추가 세대를 사육했으며 이상을 발견하지 못했다. “우주 방사선은 ISS에 보존된 후 정자 DNA나 생식력에 영향을 미치지 않았으며, 지상 보존 대조군에 비해 성공률을 낮추지 않고 유전적으로 정상적인 많은 자손을 얻었다.

우리가 알고 있는 것, 우리가 모르는 것

이러한 결과는 유망하지만 실제로는 우주에서의 재현에 대한 연구의 시작일 뿐이며 몇 가지 중요한주의 사항이 있다.

우선, 국제우주정거장은 지구에서 약 250마일 거리에 있으며 지구 자기장에 의해 우주 복사로부터 부분적으로 보호된다. 멀어 질수록 더 많은 해로운 입자가 날아 다니며, 화성의 방사선은 생식에 미치는 영향을 고려하기 전에도 일반적으로 인간 건강에 주요 관심사이다.

또한 우주에서 수행되는 생물학 연구의 관점에서 5년 10개월은 긴 시간이지만 평균적인 인간 수명에 비하면 그리 길지 않다. 인간이 10 년 또는 20년 동안 우주에 있을 때 또는 우주에서 태어나면 인체 내부의 생식 세포가 어떻게 될지 누가 말할까? 그리고 방사선은 유일한 와일드 카드가 아니다. 미세 중력도 있다 (임신 중력의 도움으로 출산하는 것이 아직 충분히 어렵지 않은 것처럼).

좋은 소식 하나? 이 연구는 동결 건조된 정자가 실제로 신선한 정자에 비해 정자의 핵이 방사선에 대해 더 높은 내성을 제공한다는 것을 발견했다. 이것은 생식 계열 세포 샘플을 우주로 보내고 그곳에서 보존하거나 활용하는 것과 관련이 있을 수 있으며, 아마도 미래의 식민지를 위한 높은 유전적 다양성을 보장할 수 있다. Lunar Ark라는 프로젝트는“현대적인 글로벌 보험 정책”으로 달에 DNA를 저장하는 것을 목표로 한다.

우리는 지구에서 실제로 일어나는 인간의 번식으로부터 여전히 수십 년이 멀었기 때문에 관련 연구 측면에서 다음 단계는 무엇일까? 연구팀은 NASA가 Artemis 프로그램의 일환으로 달 궤도를 도는 다목적 전초 기지를 발사할 계획이며, 그곳에서 동결 건조된 정자를 사용하여 유사한 연구를 수행하여 우주 깊숙한 곳에서 방사능의 영향을 연구하기를 희망하고 있다. 이러한 발견은 인류가 우주 시대로 발전하는 데 필수적이며 중요하다.

이미지출처: Teruhiko Wakayama / University of Yamanashi