殖民火星不简单,人类要有意识进化适合太空

一世繁华 2018-08-11 阅读


8月11日消息,据国外媒体报道,殖民火星、征服太空是人类长久以来的梦想。但寒冷缺氧、充满致命辐射的太空并不适合人类生存。科学家指出,或许对人类自身进行有针对性的基因改造才是唯一出路。

1969年5月,阿波罗10号以每小时25000英里的速度飞向太空。两个月后,阿波罗11号的宇航员开始在月球上行走。从那以后,再没有人能够飞得那么快,走得那么高。美国国家航空航天局目前正在为人类登陆火星的任务做准备,但如果我们的后代对严酷的火星地表环境不屑一顾,那么离开地球的将不是智人,而是另一个更聪明的物种。现在的我们并不适合火星环境。

对于进化生物学家来说,“适应度”是自然选择的一种衡量标准:物种个体生存和繁殖的平均倾向。从解剖学上来说,现代人类是在大约30万到20万年前的非洲与微生物共生进化而来的,并迅速走向了全球各地。我们非常适合地球环境,但太空环境对我们人类的生存是不利的。这里又冷又没有空气——而这在人类面临所有问题中还是最微不足道的。真正的问题是无数的压力因素,尤其是宇宙辐射,宇航服和飞船为人类提供的保护很少。

地球的磁场和大气保护我们不受电离辐射的影响,这种辐射像致命的风一样在太空中流动。由于缺乏磁场和大气层的保护作用,在火星地表生存或乘坐宇宙飞船时,长时期高能量的银河宇宙射线或突然性的太阳耀斑爆发会杀死人体细胞,或者破坏我们的DNA链并摧毁碱基对。死亡或功能不良的细胞会导致心脏病或认知能力下降。而辐射对DNA损伤更严重:细胞试图修复自身的残骸,但错误的修复会不断累积,导致细胞产生突变,从而引发一系列的癌症和遗传性疾病。

超越近地轨道和范·爱伦辐射带的长期太空飞行超出了美国国家航空航天局目前“可接受风险”的范围。除了一系列不太可能实现的技术难题——包括加速航线、航天器内部的辐射屏蔽、火星地表下的居住空间以及匆匆返回——我们人类的生物学特征与火星任务毫不相容。目前来看,在火星或更远的地方建立永久殖民地是不可想象的。

但是不少严肃生物学家,包括一些与美国国家航空航天局合作的科学家们,已经开始论证人类是否可以通过基因改造来进行太空旅行。他们的质证引发了在下一个人类进化阶段,关于我们的责任和义务等更深刻问题。

他们的提议也极具讽刺意味。我们人类物种的一个典型特征就是我们对扩张的狂热。据我们所知,其他的人类物种并没有这种特别的扩张性;我们生存了5000年的表亲尼安德特人从未离开过欧亚大陆。对我们来说,探索是一种疯狂的冲动。想想看,有多少脆弱的小艇和独木舟出发了,只是发现新大陆的渴望就让我们占领了所有海洋上的岛屿。

火星是下一个新大陆。但我们或许不得不使用我们所有的技术来创造一个继承物种来满足我们征服未知领域的渴望。

正如哈佛大学遗传学家、领先合成生物学家乔治?丘奇(George Church)所言:“降低太空风险的一个可能途径似乎的确涉及到成年宇航员的生物工程。”他已经确定了40多个可能对长期太空旅行有利的基因(也会对那些留在火星上的人有利)。清单上的基因有提高抗辐射能力的CTNNBI,以及形成后坚硬骨骼上的LRPD5,还有能够让人们在氧气含量较低的环境中生存的ESPA1。除此之外,还有许多能够使我们更聪明、记忆里更强、不会产生焦虑的基因。其中甚至还包括一种名为ABC11的基因,这种基因赋予了其拥有者一种“较低体味”的特性,这种特性在有限空间中无疑是一种友好的特性。毕竟根据最近空间站一位宇航员的说法,一艘载人宇宙飞船闻起来就像是监狱。

丘奇与抗衰老研究员大卫·辛克莱(David Sinclair)等其他著名生物学家共同创立了哈佛医学院空间遗传学联盟,其目的是研究太空中的人类健康并促进技术进步。他设想了“病毒传递的基因疗法,或者微生物组或表观基因组疗法”来改变宇航员的生物学特征。他说:“我们对抗辐射、骨质疏松症、癌症和衰老的机理已经有了相当多的了解。”丘奇强调,许多的类似基因已经成为制药公司的目标,相关药物正在进行临床试验。用基因疗法作为宇航员的预防药物并不牵强。

基因疗法可能会让我们更适合太空,但如果我们想要殖民新的世界,人类或许需要孕育出一个新的种族。遗传学家克里斯·梅森(Chris Mason)在康奈尔大学韦尔学院(Weil Cornell)的实验室参与了美国国家航空航天局的一项研究。该项目选取了一对双胞胎宇航员,其中一个宇航员在太空中呆了一年,而另一名则留在地球上,研究人员对其生理特征进行观察。在研究的基础上,梅森提出了一个太空殖民的“500年计划”。它的三个主要组成部分是扩展我们对基因组学的认识,包括决定哪些基因应该标记所谓的“请勿打扰”。

在其计划的第一阶段,梅森正在将人类细胞与一种名为Dsup的基因结合起来,这种基因是缓步动物特有的,可以抑制DNA在辐射中断裂。缓步动物能在真空中生存;也许它们的基因也会让我们更适合太空环境。他的实验室还对p53基因进行了人工构建,这种基因对预防癌症有积极影响,梅森希望能将其植入人体细胞。大象体内有许多p53基因的副本,因此很少死于癌症;而向人类基因组中添加p53基因的副本可能会保护我们免受太空辐射。梅森不那么具有推测性的研究中包括编辑耐辐射球菌(有时被称为“柯南细菌”),这是一种多极菌,能够通过改写受损的染色体在寒冷、脱水、酸性和极高的辐射下存活下来。梅森希望这种微生物能以植物的形式存在于我们的皮肤、肠道或宇宙飞船的表面,保护我们免受致命太空射线的伤害。“微生物群落是一种非常具有可塑性的东西,”他说。

一些研究人员提出了更多具有科幻色彩的项目。哥伦比亚大学的哈里斯·王(Harris Wang)想要诱导人体肾脏细胞合成人体无法生成的氨基酸。人类细胞想要能够合成所需的所有有机化合物并健康成长需要大约250种新基因,但如果我们的组织能够由这种细胞组成,宇航员完全可以通过喝糖水茁壮成长,完全解放自己:太空探索任务不再需要携带笨重的食品或相关设备。其他科学家则建议使用光合太空飞行器,或编辑太空部队的生理特征,这样他们就可以毫不畏惧地向往深空中的高地,因为这是他们真正的终点。

如果人类希望离开地球,我们就需要与众不同。但如果我们可以如此彻底地改变自己,我们到底应该这样做吗?对于一个宇航员种族来说,他们并不是通常意义上所说的优生学产物。梅森认为,改造人类有一种绝对必要的尝试。他500年计划的主要目标是:“在多个恒星系统中建立适宜居住的环境,以避免因一个太阳系的灾难性事件而导致人类灭绝。”他解释说,“无论你的道德优先级是什么,你必须首先存活下去。”

在阿波罗10号和11号任务后不久,《塞穆勒先生的行星》(Mr. Sammler’s Planet)一书出版。作者索尔·贝娄(Saul Bellow)在文中问道:“这个地球在未来多久还将是人类唯一的家园?多久?哦,上帝,你敢打赌会是永远吗?难道这个巨大的蓝色,白色,绿色的行星不会被吹走?”也许是时候想想那些可以离开家的孩子们了。科学家告诉我们,我们应该有意识地引导我们自身的进化,而不是把我们的命运交给时间、机遇和死亡,这些都是关于进化历史的仆人。当然,离开地球的继承者与我们和尼安德特人的区别是一样的。“将会有新的物种形成,”梅森说,“不是如果,而是什么时候。”

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