Kaip Marso tyrinėjimai galėtų nulemti naują žmonių rūšį
Greitai pasirodysiantis Holivudo filmas „Erdvė tarp mūsų“pasakoja apie berniuką, gimusį amerikiečių astronautui Marse. Jo motina miršta gimdydama, tačiau vaikas išgyvena ir auga prižiūrimas mažos astronautų kolonijos Raudonojoje planetoje. Filmo anonse tamsus balso perdavimas suteikia prielaidą filmui: „Jo širdis tiesiog negali valdyti gravitacijos; jo kaulai per silpni “. Kitaip tariant, nėra grįžimo atgal. Šį klausimą verta apmąstyti: jei nuspręsime palikti Žemę, ar mūsų palikuonys kada nors galės grįžti atgal?
- „Salik.biz“
Kiekvienais metais mes vis arčiau Marso. NASA tikisi, kad žmogaus kojos žengs koja kojon su Raudonąja planeta per 30 metų, o Elonas Muskas skaičiuoja figūrą 10 metų: iš pradžių tai bus bandomasis skrydis, tuo tarpu pagrindinis tikslas yra sukurti savarankiškus Marso miestus. 2016 m. Rugsėjo mėn. Kalboje Muskas paminėjo „du pagrindinius kelius“, kuriais žmonija gali eiti: „Vienas kelias yra likti Žemėje amžinai, o tada mes susidursime su galutiniu išnykimu. Alternatyva yra tapti kosmosą užkariaujančia civilizacija ir kelių planetų rūšimi “.
Jei kada nors pasieksime Marsą, gyvenimo sąlygos visais atžvilgiais skirsis nuo žemėje esančių. Prisitaikymas prie silpnesnio gravitacijos poveikio, intensyvios radiacijos ir visiško bakterinės floros nebuvimo privers kelias Marso kolonistų kartas patirti daugybę dramatiškų evoliucinių pokyčių žmogaus protėviuose, panašius į pradėjimą vaikščioti vertikaliai ir padidėjusį smegenų tūrį.
Pirmieji evoliucijos pokyčiai gali būti greiti ir subtilūs. Kadangi pirmųjų žmonių Marso grupėje neišvengiamai bus nedaug - Muskas pasiūlė nusiųsti apie šimtą žmonių į kosminį laivą - pirmieji Marso kolonistai patirs reiškinį, vadinamą įkūrėjo efektu. Šis reiškinys pastebimas kiekvieną kartą, kai naujokai kolonizuoja naują vietą, pavyzdžiui, vulkaninę salą, kylančią iš vandenyno dugno. Keletas asmenų, kurie apsigyvena naujoje vietoje, nepaisant to, kaip jie ten pateko, vargu ar atstovaus daugumai, kuriai jie iš pradžių priklausė. Kuo mažesnė imtis, tuo mažesnė tikimybė atstovauti didesnei grupei, iš kurios ji atsirado.
Jei į Marsą nusiųstume šimtą kolonistų, tikimybė, kad jie tiksliai atspindi visus Žemėje gyvenančius žmones pagal ūgį, plaukų spalvą, polinkį į diabetą ar krūties vėžį, gebėjimą judinti ausis ar kitus genetinius veiksnius, yra labai maža. … Kad ir kokie būdingi ankstyvieji kolonistai, jie bus perduoti savo vaikams ir tokiu būdu auganti Marso kolonija, net nesant natūralios atrankos, taps kažkuo kitokia nei Žemės gyventojai. Pavyzdžiui, jei visi kosmonautai, kuriuos mes išsiuntėme į Marsą, buvo raudoni, būtų dar viena priežastis vadinti Marsą Raudonąja planeta.
Įkūrėjo poveikis, žinoma, neapsiriboja Marso tyrinėtojais ar tarpplanetiniais keliautojais. Tai gali pasireikšti bet kurioje izoliuotoje ar pasirinktoje populiacijoje. Tačiau keičiantis kartoms, pokyčiai gali įgyti ryškesnį ir specifiškesnį pobūdį. Tomis sąlygomis, kai gravitacija yra tik trečdalis žemės gravitacijos, Marsas gali būti daug sunkesnis nėštumas ir gimdymas. Pelių embriono vystymosi tyrėjai nustatė, kad pelių, kurių embrionai buvo suformuoti dirbtinai sukurtomis mikrogravitacijos sąlygomis, vaisingumas yra mažesnis nei esant normaliai gravitacijai. Įdomu tai, kad tręšimas - atliekamas in vitro - sunkumų sumažėjimui įtakos nedaro, tačiau kai kurie gauti embrionai neišsivystė taip gerai, kaip embrionai.rodomas esant normaliai gravitacijai. To priežastys dar nėra aiškios, tačiau rezultatai rodo, kad žinduoliai, įskaitant žmones, gali patirti daugiau sunkumų nėštumo metu Marse nei žemėje. O tai, savo ruožtu, gali daryti naują evoliucinės atrankos spaudimą, kurio Žemėje nepastebėta.
Nepakankamas gravitacija taip pat lemia kaulų nykimą, kuris svyruoja maždaug nuo 1% iki 2% per mėnesį. Po dvejų ar trejų metų Marse naujakuriai rizikuoja prarasti pusę savo kaulų masės, o tai, tikėtina, dar labiau paveiks nėščias moteris, nes nėštumo metu organizmas reikalauja daug kalcio. Dėl kaulų tankio sumažėjimo žmonės yra labiau linkę į traumas, ypač klubo ir stuburo lūžius. Kadangi tokie sužalojimai gali negrįžtamai paveikti Marsą, žmonės, turintys natūraliai didesnį kaulų tankį - o tai buvo labiau būdinga mūsų protėviams nei šiuolaikiniams žmonėms - labiau linkę išgyventi ir perduoti savo genus. Todėl pasikeitus daugybei kartų, Marso žmonės natūraliai turės tankesnius kaulus nei jų pirmtakai, vadinasi, jie bus stipresnės išvaizdos.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Marso gyventojai taip pat turės prisitaikyti prie aukšto radiacijos lygio. Negaudamas magnetosferos ar atmosferos, kad apsaugotumėte planetą, Marsą užpuola aukštos energijos kosminiai spinduliai, intensyvi ultravioletinė spinduliuotė ir saulės dalelės. 500 dienų Marso paviršiuje žmogus gaus radiacijos dozę, kuri yra šešis kartus didesnė už maksimalią metinę dozę, kurią leidžia Jungtinių Valstijų energetikos departamento darbuotojai. Kosminiai kostiumai ar požeminės gyvenamosios patalpos gali užtikrinti tam tikrą apsaugą, tačiau, žinoma, kurį laiką vis tiek reikės praleisti Marso paviršiuje, auginti augalus, statyti pastatus ir panašiai.
Spinduliuotė kenkia DNR, sukeldama savotiškas mutacijas, sukeliančias vėžį. Radiacija gali reikšti didesnį vėžį Marso naujakuriams, tačiau ji taip pat gali paspartinti evoliuciją generuodama atsitiktinius genetinius variantus, įskaitant bruožus, kurie yra naudingi Marso aplinkoje.
Šios genetinės variacijos gali būti būdas apsaugoti mūsų kūnus nuo radiacijos poveikio. Žemėje mūsų oda gamina melaniną - pigmentą, kuris veikia kaip natūralus apsaugos nuo saulės produktas. Odos pigmentacija išsivystė žmonių populiacijose kaip pusiausvyra tarp radiacijos pertekliaus, kuris sutrikdo DNR gamybą, ir nepakankamos radiacijos, trukdančios normaliam kaulų formavimuisi, rizikos. Daugelis kitų organizmų naudoja melaniną, norėdami apsisaugoti nuo radiacijos, įskaitant tamsios spalvos grybus, augančius ten, kur ištirpo Černobylio branduolinio reaktoriaus šerdis. Melanino rūšis, suteikianti žmogaus kūnui maksimalią apsaugą nuo saulės spindulių, yra eumelaninas, kuris odai suteikia tamsiai rudą ar juodą spalvą. Žmonės, kurių odoje yra daug daugiau eumelaninogalės geriau toleruoti ypač aukštą Marso radiacijos lygį, todėl Marso oda bus tamsesnė nei bet kurio žmogaus.
Roveris kerta Dingo Gap smėlio kopas
Kita vertus, intensyvi Marso radiacija gali prisidėti prie naujų odos pigmentų evoliucijos. Karotenoidus - oranžinius pigmentus, kurie morkoms suteikia spalvą - gamina daugelis augalų ir mikroorganizmų, norėdami apsaugoti juos nuo saulės spindulių. Nors daugelis gyvūnų turi karotinoidų, dauguma jų gauna juos iš dietos. Viena išimtis yra žirnių amarė - mažas vabzdys, paprastai žalios spalvos, tačiau kai kuriais atvejais dėl raudonojo karotenoidų jis pasidaro raudonas. Genominė analizė parodė, kad žirnių amidai gavo genus, atsakingus už karotinoidų gamybą iš vieno grybelio, tai reiškia, kad retais atvejais gyvūnai gali pasiskolinti įrangą pigmento gamybai iš kitų organizmų. Atšiaurios Marso sąlygos gali padidinti tokių retų paskolų tikimybę, jei galutinis rezultatas - tarkime, ryškiai oranžinė oda - būtų ypač naudingas.
Naujausi tyrimai parodė, kad didelis radiacijos lygis veikia ir smegenis, keičia kai kurių, bet ne visų pelių, erdvinę atmintį ir rizikingą elgesį. Tokie pažeidimai gali kelti rimtą grėsmę Marso kolonijos sėkmei. Tačiau jei Marso žmonėms bus nustatyti tie patys jautrumo radiacijai svyravimai, kuriuos matome graužikams, natūrali atranka bus naudinga tiems, kuriuos radiacija paveikė mažiau. Ateities kartos galės išsiugdyti atsparumą žalingam radiacijos poveikiui smegenims, padėdamos žmonėms geriau prisitaikyti prie Marso aplinkos ir padidindamos jų galimybes toliau tyrinėti kosmosą, galbūt net keliauti į atokesnes gyvenamąsias planetas, tokias kaip „Proxima b“.
Tada yra mikrobiomas - bakterijos ir kiti mažyčiai organizmai, kurie gyvena mūsų kūno viduje ir paviršiuje ir daro rimtą poveikį mūsų organizmui. Šiuos mikrobus mes įgyjame per visą savo gyvenimą, pradedant nuo tų, kuriuos gauname iš savo motinų, eidami pro gimimo kanalą. Ankstyvoji vaikystė yra svarbus sveiko mikrobiomo vystymosi laikotarpis, nes vaikai gauna papildomų mikrobų iš savo tėvų, seserų, draugų ir aplinkos. Vaikai Marse nebus veikiami daugybės skirtingų mikrobų, kuriuos sutinkame čia, Žemėje, ir nors mokslininkai vis dar tikisi rasti mikrobų gyvybę Marse, vis dar nėra įtikinamų įrodymų apie jo egzistavimą.
Žmonės Marse
Praradimas naudingų mikrobų gali sukelti neigiamų pasekmių fizinei ir psichinei sveikatai Marso gyventojams. Čia, Žemėje, mes jau matome, kad sumažėja mikrobų įvairovė žmonių, gyvenančių miesto aplinkoje, mikrobiomuose, kur mes darome viską, kad dezinfekuotume savo kūnus ir aplinkinius daiktus, kad būtų užkirstas kelias keistis ligomis. Daugeliu atžvilgių šis procesas yra neabejotinai naudingas - sukūrus vakcinas išplitusios tokios išplitusios ligos, kaip raupai, buvo nugalėtos, o patobulintos sanitarijos priemonės ir antibiotikų prieinamumas apribojo kitų ligų plitimą konkrečiuose regionuose. Tačiau nenumatyta mūsų karo su mikrobais pasekmė buvo mūsų sveikatai naudingų mikroorganizmų, įskaitant ir tuos, persekiojimaskurios egzistavo su mumis tūkstantmečius ir kurioms šiuo metu gresia išnykimas.
Persikėlimas į Marsą gali būti per didelis šių mikrobų išbandymas, o visiškas jų praradimas beveik neabejotinai pakenks žmonėms. Žmonės, kurių mikrobiomas yra labai įvairus, labiau linkę į nutukimą, 1 tipo diabetą ir galbūt kitas ligas, įskaitant alergijas, astmą, celiakiją ir tam tikras vėžio rūšis. Eksperimentai, kuriuose pelės ir triušiai auginami steriliomis sąlygomis, neleidžiant jiems vystytis mikrobiomams, rodo gana niūrias perspektyvas. Jų imuninė ir nervų sistemos vystosi netinkamai, todėl pakenkta jų galimybėms gauti maistinių medžiagų iš maisto.
Mūsų žarnyne gyvenantys mikrobai vaidina gyvybiškai svarbų vaidmenį virškinant, todėl, visiškai praradus mikrobiomą, Marso naujakurių mityba turi būti pakeista. Mokslininkai gali kurti specialiai suprojektuotus maisto produktus, kuriuose yra tik paprastų cukrų, baltymų ir riebalų, kurie lengvai virškinami be mikroorganizmų pagalbos. Kita vertus, jei kažkokie naudingi mikrobai lydi žmogų į Marsą, jie patys gali vystytis kartu su juo. Dėl trumpo kartos periodo - kai kurių rūšių bakterijos dauginasi kas 30 minučių - mikrobai vystosi daug greičiau nei žmonės, o tai leidžia jiems greitai prisitaikyti prie besikeičiančių sąlygų. Jie taip pat bus veikiami radiacijos, padidindami jų mutacijų dažnį ir dar labiau paspartindami jų evoliuciją.
Tie patys procesai vyks su visais augalais ar gyvūnais, kuriuos atsinešame su savimi, taip pat su mikrobais, gyvenančiais šių rūšių viduje ir paviršiuje. Kitaip tariant, sukūrę Marso koloniją, mes padėsime pagrindus naujo tipo ekosistemai. Marso sutvarkymas - sąmoningas Marso aplinkos pakeitimas siekiant priartinti jo sąlygas prie Žemėje esančių sąlygų - gali paskatinti vystytis ekosistemas, kurios nepanašios į bet kokias egzistuojančias Žemės planetoje.
Geros žinios yra tai, kad Marsas greičiausiai neturės infekcinės ligos problemos. Kaip ir žmogaus mikrobiomas, greičiausiai vieninteliai virusai, patogeninės bakterijos ir kiti patogenai, esantys Marse, yra tie, kuriuos atsinešame su savimi. Ilgos tarpplanetinės kelionės galėtų tapti karantinu, ribojančiu atsitiktinio infekcinių ligų pasirodymo Marse tikimybę. Daugelis žmonių užkrečiamų ligų yra infekcijų, kurias užkrėtėme gyvūnais, ypač paukščiais ir žinduoliais, rezultatas. Daugelį jų, pavyzdžiui, juodligę ir pasiutligę, nešioja naminiai gyvūnai, tokie kaip avys, galvijai ir šunys. Kiti, pavyzdžiui, Laimo liga, daugiausia kyla iš laukinių gyvūnų. Žemėje mes nuolat susiduriame su naujomis ligomis,tokių kaip Ebola ir Zika, iš dalies todėl, kad šie mikrobai reguliariai užkrečia gyvūnus ir žmones. Marse mes galime išvengti šios problemos, jei nevesime ten paukščių ar žinduolių, o pasirenkame vabzdžius, kurie rečiau turi infekcijas, galinčias užkrėsti žmones (ir kuriems reikia mažiau maisto).
Kita vertus, gyvenimas užkrečiamųjų ligų grėsmės ribose gali sukelti imuninės sistemos atrofiją, kuri rizikuoja tapti apendiksą primenančia relikvija, arba galbūt visai išnykti. Šią atrofiją gali sukelti ne tik tai, kad nėra ligos: kosminių skrydžių metu astronautai dažnai kenčia nuo imuninės sistemos slopinimo, kurį daugiausia lemia stresas, susijęs su pakilimu, tūpimu ir buvimu uždaroje erdvėje, tačiau kai kurių pranešimų duomenimis, čia svarbų vaidmenį vaidina ir mikrogravitacija.
Nusilpę imunitetą patyrę marsiečiai susidurs su gyvybei pavojingomis ligomis, jei grįš į Žemę, o žmonės, kilę iš Žemės, rizikuoja sunaikinti visą Marso koloniją, jei su savimi atsineša kokią nors ligą. Ypač didelė rizika bus susijusi su ligomis, kurios neturi akivaizdžių simptomų, kaip dažniausiai būna lytiniu keliu plintančiomis infekcijomis, tokiomis kaip ŽIV ar chlamidija. Glaudus asmeninis kontaktas, pavyzdžiui, kaip seksas, tarp žemiečių ir marsiečių būtų labai rizikingas.
Viską sudėjus: lytinių santykių tarp žemiečių ir marsiečių draudimas, įkūrėjo efektas, mikrobiomo pokyčiai, natūrali atranka atšiauriose Marso aplinkos sąlygose, plius silpna gravitacija - ir jums paaiškės: Marso apgyvendinimas galiausiai lems visiškai naujos žmonių rūšies vystymąsi. … Tai yra įprastas reiškinys gyvūnų ir augalų, izoliuotų salose, pasaulyje - atsiminkite garsiuosius Darvino pelekus. Nors spekuliacija salose gali užtrukti tūkstančius metų, pagreitėjęs mutacijų greitis Marse ir ryškus kontrastas tarp gyvenimo sąlygų Marse ir Žemėje greičiausiai paspartins procesą. Vos per kelis šimtus kartų - gal net šešis tūkstančius metų - galėjo atsirasti nauja žmogaus rūšis.
1950 m. Ray Bradbury paskelbė susijusių romanų seriją pavadinimu „Marso kronikos“, kurioje jis pavaizdavo tolimą ateitį, kurioje Marsą kolonizuoja žmonės, kurie jau seniai prarado susidomėjimą ir ryšį su Žeme. Marsiečių Bradbury turi rudą odą ir geltonas akis. "Ar kada pagalvojai - gerai, ar žmonės gyvena trečiojoje planetoje?" - klausia vienas iš marsiečių. „Trečioji planeta negali gyventi“, - atsako jos vyras. "Mūsų mokslininkai sako, kad jos atmosferoje yra per daug deguonies."
Bradberio fikcija gali būti pranašiška. Jei Žemę ištiks keletas rimtų nelaimių, ilgainiui Marso kolonizacija gali būti būtina mūsų išlikimo sąlyga. Tačiau žmogaus rūšių išsaugojimo strategija galiausiai gali mus pakeisti amžiams.
Scott Solomon yra biologas ir mokslinis rašytojas, įsikūręs Hiustone. Jis dėsto ekologiją, evoliucinę biologiją ir mokslinę komunikaciją Rice universitete, kur yra bios mokslų katedros profesorius. Jo pirmoji knyga „Ateities žmonės: mūsų nuolatinės evoliucijos mokslas“buvo išleista 2016 m. Spalio 25 d. „Yale University Press“.