如果我们想在其他星球上定居就必须使用基因组编辑来改变人类DNA
当考虑人类在月球、火星和更远的地方定居时,人们会非常关注旅行时间、食物和辐射风险。毫无疑问,我们将在深空面临严酷的环境,一些思想家指出,基因组编辑是确保人类在进一步探索太阳系时能够忍受恶劣条件的一种方法。
今年1月,我有幸参加了一场备受期待的辩论,辩论双方是英国皇家天文学家马丁·里斯勋爵和火星探索倡导者罗伯特·祖布林博士。这场在英国行星际学会举办的活动讨论了火星探索应该由人类还是机器人进行这一话题。
在最近出版的一本名为《宇航员的终结》的书中,里斯勋爵和合著者唐纳德·戈德史密斯概述了使用机器人航天器和车辆探索太阳系的好处,而不必花费大量金钱和承担人类参与其中的风险。祖布林博士支持人类探索。里斯主张使用基因编辑技术帮助人类克服成为星际物种的巨大挑战,这一点得到了一致认可。
我们的基因组是细胞中存在的所有DNA。自2011年以来,我们已经能够轻松准确地编辑基因组。首先出现了一种名为Crispr-Cas9的分子工具,如今它可以在高中实验室以极低的成本使用,甚至在国际空间站上也使用过。然后出现了称为基础编辑和主要编辑的技术,通过这些技术可以对任何生物体的基因组进行微小的改变。
基因编辑在让我们走得更远方面的潜在应用几乎是无限的。宇航员在深空遇到的最棘手的危险之一是高剂量的辐射,这可能会破坏体内的许多过程并增加长期患癌症的风险。
也许,通过基因组编辑,我们可以将植物和细菌的基因植入人体,以便在放射性废物泄漏和核辐射事件发生时清除辐射。这听起来像科幻小说,但里斯勋爵等著名思想家认为,这是我们在太阳系中前进的关键。
识别并植入减缓衰老和抵抗细胞破坏的基因也可能有所帮助。我们还可以设计出能够抵抗放射性影响的农作物,因为宇航员需要自己种植粮食。我们还可以根据宇航员的特定基因组成为其提供个性化药物。
想象一下未来,人类基因组被如此深入地理解,以至于在这种新的个性化医疗下它将变得灵活。
极端基因
缓步动物是一种微小的动物,有时被称为“水熊”。实验表明,这些微小的生物可以忍受极端温度、压力、高辐射和饥饿。它们甚至可以忍受太空的真空。
遗传学家迫切希望了解这些微生物的基因组,《自然》杂志发表的一篇论文试图揭示这些微型生物拥有非凡抗逆能力的关键基因和蛋白质。如果我们能将一些基因植入农作物,我们能否让它们耐受最高水平的辐射和环境压力?这值得探索。
更有趣的是,将缓步动物基因插入我们自己的基因组中,是否能让我们更能适应太空的恶劣条件。科学家已经证明,实验室中的人类细胞在被插入缓步动物基因后,对X射线辐射的耐受性增强了。
转移缓步动物的基因只是我们如何能够改造人类和农作物以使其更适合太空旅行的一个推测性例子。
如果科学家要达到这一阶段,我们还需要进行更多的研究。然而,过去,一些政府一直热衷于对基因组编辑的使用方式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的限制。
德国和加拿大是最谨慎的国家之一,但其他地区的限制似乎正在放松。
2018年11月,中国科学家贺建奎宣布他创造了第一个基因编辑婴儿。他在未出生的双胞胎体内植入了一种能够抵抗艾滋病毒感染的基因。
这位科学家随后被判入狱。但后来他被释放并被允许再次开展研究。
在新的太空竞赛中,某些国家可能会不遗余力地进行基因组编辑,而其他国家,尤其是西方国家,因为这些国家已经受到严格的限制。无论谁获胜,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对的,那么这个领域有潜力推动我们向宇宙的扩张。但社会需要同意这一点。
很可能会有人反对,因为人们根深蒂固地担心这会永远改变人类物种。随着基础编辑和主要编辑现在已经提高了靶向基因编辑的精确度,很明显,技术的发展速度比人们的讨论速度要快。
某个国家很可能会率先迈出这一步,而其他国家则会从边缘退缩。只有到那时,我们才能知道这些想法到底有多可行。在此之前,我们只能带着好奇心,或许还有兴奋心去猜测。
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