宇宙の微小重力環境では精子の動きが悪くなり繁殖するのは難しいとの研究結果

近年は宇宙開発の機運が世界的に高まっており、2026年4月には約半世紀ぶりに月の周回軌道に人類を送り込むアルテミスIIが実行されました。そんな中で気になるのが「人類は宇宙空間で繁殖できるのか？」という疑問ですが、新たな研究では、宇宙の微小重力環境は生殖成功の可能性を著しく下げることがわかりました。

Simulated microgravity alters sperm navigation, fertilization and embryo development in mammals | Communications Biology
https://www.nature.com/articles/s42003-026-09734-4

Astronauts may struggle to reproduce in outer space, study suggests — what does that mean for the future of space colonization? | Live Science
https://www.livescience.com/space/astronauts-may-struggle-to-reproduce-in-outer-space-study-suggests-what-does-that-mean-for-the-future-of-space-colonization

これまでの研究では、無重力に近い微小重力環境がメスのマウスにおけるエストロゲン(女性ホルモン)産生を阻害し、オスのマウスの精子数を減少させることが知られています。しかし、ほぼ無重力状態で浮遊している精子と卵子において、細胞レベルで何が起こるのかはよくわかっていません。

オーストラリアのアデレード大学の研究チームは、微小重力環境細胞培養装置(クリノスタット装置)と呼ばれる装置で微小重力環境を再現し、微小重力が精子や卵子にどのような影響を及ぼすのかを調べる実験を行いました。クリノスタット装置は、細胞や試料を複数の方向に連続的に回転させることで重力の方向をランダム化し、細胞が定着したり向きを変えたりする機会を奪う装置です。

論文の筆頭著者であり、アデレード大学の精子・胚生物学グループを率いるニコル・マクファーソン博士は、「細胞の視点から見れば『上』や『下』といった一貫した方向は存在せず、一種の連続的な自由落下を経験しているといえます。これは、宇宙の微小重力状態にある生きた細胞が経験する状態にとても近いものです」と、科学系メディアのLive Scienceに送ったメールで述べています。

研究チームはヒトとマウスの精子を女性(メス)の生殖器系を模倣した小さな迷路に入れ、クリノスタット装置で微小重力環境を再現しました。その結果、ヒトとマウスの精子は両方とも、地球の重力下と比較して迷路をうまく通過することができませんでした。

マクファーソン氏は、「精子に見られるタンパク質の多くは、物理的な力を感知する微小な分子装置として機能しています。重力がなくなれば、当然これらのセンサーは正常に機能しなくなり、精子の向きを定めたり移動したりする能力が損なわれることになります」と述べています。

また、一般的に地球の重力下では女性の生殖器が排卵後にプロゲステロンを産生し、精子が卵子へと進むのを助ける化学信号を送ります。これを再現するために、研究チームは微小重力環境にあるヒトの精子にプロゲステロンを与えたところ、ある程度は精子の移動を助ける効果がみられました。しかし、精子が適切な方向に向かうのに役立つプロゲステロンの濃度は、女性の生殖器系で自然発生する濃度よりはるかに高かったとのことです。

次に研究チームは、マウスとブタの精子と卵子を微小重力環境に置き、受精やその後の胚発生がどうなるのかを実験しました。その結果、地球の重力下と比較して微小重力環境では、マウスの受精成功率は30％、ブタの15％低下することが判明。また、受精から6日後にブタの胚は発育遅延の兆候を示しました。

受精後の胚は子宮壁に着床したり、胚細胞を正しく組織化したり、体内のあらゆる臓器を形成したりする必要があるほか、母親の胎盤も妊娠期間を通じて正常に機能しなくてはなりません。微小重力環境はこれらの過程のいずれか、あるいはすべてを阻害する可能性があるとのこと。

マクファーソン氏は、「精子が旅を始める瞬間から胚が発達し始める瞬間に至るまで、重力は私たちが解明し始めたばかりの役割を果たしているようです。重力は単に生命の背景にあるだけではなく、生命を生み出す生物学的プロセスに深く組み込まれているのです」と述べました。