如果我们想在其他星球上定居，我们将不得不使用基因组编辑来改变人类DNA
文摘
2024-08-05 05:19
美国
https://theconversation.com/if-we-want-to-settle-on-other-planets-well-have-to-use-genome-editing-to-alter-human-dna-235030一张DNA插图与外太空的渲染图。（图片来源：Yuichiro Chino/Xuanyu Han/Getty Images）文章讨论了基因编辑在太空探索中的潜力，强调了人类与机器人执行火星任务之间的辩论。它探讨了使用基因编辑帮助人类承受恶劣太空条件的想法，引用了Rees勋爵对技术的支持以及它面临的伦理和监管挑战。文章还提到了中国科学家贺建奎的争议案例以及各国在基因组编辑上的不同立场。从几年前就一直在想这个问题。与其制造复杂昂贵的生命支持系统，为什么不改进自身适应太空环境呢。思考得更长远的话，是否要对目标环境开发一整套生态系统？在这种情况下，伦理问题已经不是主要问题，就像在《三体》或者《the martian》里描述的，在极端情况下飞船里的宇航员谁先吃掉谁都要事先排好顺序，以让人类存活得更久（很好奇这是作者的想象，还是空间站上真有这么个protocol）。我觉得另外两个关键问题更值得思考。1. 假设为了殖民新的星球，人类需要把自己的基因做重大改变，感官，运动，神经系统，代谢特征都不一样了，那最终生活在这个星球上的还能叫人吗？还是几乎就是我们创造的全新物种？如果是新物种，那我们殖民该星球的意义又是什么的？在这种情况下到底是什么在广袤的星际空间中传承呢？是积累的知识，文化或艺术吗？2. 对于一个物理环境，利用基因技术设计开发一个对此适应的物种，甚至一整套生态系统，这完全违背了随机突变，自然选择的进化原理。这可行吗？新创造的物种在这些环境里面会不会继续进化？人类会不会监督这些进化（也就是说，成为它们的上帝）？本文最初发表在The Conversation。该出版物将文章贡献给Space.com的专家之声：专栏文章与洞见。Sam McKee是曼彻斯特都会大学科学哲学系的研究员和副导师/讲师。在考虑在月球、火星以及更远的地方建立人类定居点时，我们很多关注点在于旅行时间、食物和辐射风险。在深空中，我们无疑将面临恶劣的环境，一些思想家已经指出基因组编辑是确保人类能够忍受他们进一步进入太阳系时遇到的严酷条件的一种方式。今年一月，我有幸参加了备受期待的一场辩论，辩论者是皇家天文学家马丁·里斯勋爵（Lord Martin Rees）和火星探索倡导者罗伯特·祖布林博士（Dr. Robert Zubrin）。这场在英国行星际学会举行的活动讨论了火星探索应该是人类还是机器人进行的话题。在最近的一本名为《宇航员的终结》的书中，里斯勋爵和合著者唐纳德·戈德史密斯（Donald Goldsmith）概述了使用机器人航天器和车辆探索太阳系的好处，无需承担发送人类同行的费用和风险。祖布林博士支持人类探索。双方达成一些共识的是，里斯勋爵提倡使用基因编辑技术来使人类克服成为一个星际物种的巨大挑战。我们的基因组是我们细胞中存在的所有DNA。自2011年以来，我们已经能够轻松准确地编辑基因组。首先出现的是一种叫做Crispr-Cas9的分子工具，如今它可以在高中实验室中以非常低的成本使用，甚至已经在国际空间站上使用过。然后出现了称为碱基和主编辑的技术，通过这些技术可以在任何活体生物的基因组中进行微小的改变。基因编辑的潜在应用几乎是无限的，它可以让我们旅行得更远。宇航员在深空中将遇到的最大问题之一是较高剂量的辐射，这可能会对身体的许多过程造成混乱，并增加长期患癌症的风险。也许，使用基因编辑，我们可以将植物和细菌中的基因插入人类，这些基因能够在放射性废料泄漏和核辐射后清理辐射。这听起来像科幻小说，但像里斯勋爵这样的杰出思想家认为这是我们在太阳系中前进的关键。识别然后将减缓衰老和对抗细胞分解的基因插入人类也可能有所帮助。我们还可以设计抵抗暴露于辐射影响的作物，因为船员将需要种植自己的食物。我们还可以根据宇航员特定的遗传构成定制药物。想象一下，人类基因组被如此深入地理解，以至于在这种新的、个性化的医学下变得可塑。Kate Rubins是第一个在太空中测序DNA的人。（图片来源：NASA）缓步动物是有时被称为“水熊”的微小动物。实验表明，这些微小的生物可以忍受极端的温度、压力、高辐射和饥饿。它们甚至可以忍受太空的真空环境。遗传学家渴望了解它们的基因组，一篇发表在《自然》杂志上的论文试图揭示赋予这些微型生物如此非凡抗压力的关键基因和蛋白质。如果我们能将其中一些基因插入作物中，我们能否使它们能够忍受最高水平的辐射和环境压力？这值得探索。更令人着迷的是，将缓步动物的基因插入我们自己的基因组是否可以使我们更能抵抗太空中的恶劣条件。科学家已经证明，当缓步动物的基因被插入它们时，实验室中的人类细胞对X射线辐射的耐受性增加了。从缓步动物转移基因只是我们可能如何设计人类和作物以更适应太空旅行的一个推测性例子。在显微镜下看到的缓步动物的图像。（图片来源：STEVE GSCHMEISSNER/SCIENCE PHOTO LIBRARY/Getty Images）如果科学家们想要达到这个阶段，我们将需要更多的研究。然而，在过去，一些政府一直热衷于对基因组编辑的使用以及将一个物种的基因插入另一个物种的其他技术实施严格限制。德国和加拿大是最谨慎的国家之一，但在其他地方限制似乎正在放松。2018年11月，中国科学家贺建奎宣布他创造了第一批基因编辑婴儿。他在未出生的双胞胎中引入了一个基因，该基因能够抵抗HIV感染。这位科学家随后被监禁。但他已经被释放，并被允许再次进行研究。在新的太空竞赛中，某些国家可能会在基因组编辑方面走得更远，而其他国家，尤其是在西方，那里的限制已经很严格，可能不会这样做。无论谁赢了，都将获得巨大的科学和经济利益。如果里斯和其他未来学家是正确的，这个领域有潜力推动我们扩展到宇宙。但社会需要同意这一点。很可能会有反对意见，因为人们对永久改变人类物种有着根深蒂固的恐惧。而且随着碱基和主编辑现在已经提高了靶向基因编辑的精确度，很明显，技术的发展速度超过了对话的速度。一个国家或另一个国家可能会在其他国家从边缘后退时采取飞跃。只有到那时，我们才会发现这些想法到底有多可行。在那之前，我们只能带着好奇心，也许还有兴奋感，进行推测。https://www.space.com/author/sam-mckeeSam McKee在教育和学术界工作，是曼彻斯特都会大学科学哲学系的研究员和副导师/讲师。他是艾尔斯伯里谷YFC的董事，这是一个为该地区学校举办科学和人文活动的慈善机构。Sam是一位博学者，他在剑桥大学获得了遗传学一等学位，在切斯特大学获得了神学荣誉文学士学位，随后获得了MRes学位。他在伯克贝克获得了分子生物学的第二个硕士学位。他目前正在攻读科学哲学博士学位。这个冬天，他将在雷丁大学开始分子生物学的博士研究，在McGuffin实验室继续进行DNA修复的研究。与ISSET合作，他指导了一个获胜团队，他们的实验被SpaceX送上太空，由国际空间站上的宇航员进行。Sam定期向学生和成人讲授生物学、宗教与科学、科学哲学和宗教研究的各个方面。他还为中学和大学观众组织围绕这些学科的公共辩论。他是The Conversation、The Freethinker和艺术与思想研究所（IaI）等媒体的热门作家。Sam对STEM教育充满热情，并致力于投资下一代，担任遗传学会的大使，同时也是英国火星学会和基督徒科学家委员会的成员。他是国际科学与宗教学会的成员，并为《欧洲科学哲学杂志》担任作者/审稿人。他是科学、技术和医学历史联盟的一部分；这是一个物理学史学术团体。
