Ideāla astronauta izstrāde

Filmā Gattaca aktieris Ītans Hoks spēlēja ģenētiski nederīgu cilvēku, kurš cer ceļot kosmosā pretrunā ar izredzēm.

Starptautiskajā astronautikas kongresā pagājušā gada septembrī Gvadalaharā, Meksikā, Īlons Masks pārliecināja daudzus stingrus kosmosa inženierus, ka viņš varētu nogādāt uz Marsu privātu raķešu floti, kas piepildīta ar tūkstošiem cilvēku.

Muskuss runa bija ilgi uz orbītām, lidojumu plāniem un degvielas izmaksām. Taču nebija skaidrs, kā kāds no šiem kolonistiem izdzīvos. Patiesībā Marsa ceļojums, visticamāk, būtu strupceļš. Sarkanā planēta, kas peld ar starojumu un uz tās neaug, būtībā ir kapsēta.

Nesen daži zinātnieki ir sākuši pētīt, vai mēs varētu strādāt nedaudz labāk, ja radītu jaunus cilvēku tipus, kas ir piemērotāki kosmosa ceļojumu grūtībām. Tieši tā: ģenētiski modificēti astronauti.

Būsim skaidrībā. Neviens nemēģina kaut kur burbuļojošā tvertnē izaudzēt astronautu. Bet dažas tālas idejas savulaik tika novirzītas uz zinātnisko fantastiku un TED sarunām ( šeit un šeit ) nesen sākuši iegūt konkrētu formu. Ir sākušies eksperimenti, lai laboratorijā mainītu cilvēka šūnas. Vai tos var padarīt izturīgus pret radiāciju? Vai tos var pārveidot, lai tie ražotu savus vitamīnus un aminoskābes?

Viena persona, kas aplūko šo ideju, ir Kristofers Meisons, Weill Cornell Medicine Fizioloģijas un biofizikas katedras loceklis. 2011. gadā Meisons nāca klajā ar to, ko viņš sauca par a 500 gadu plāns lai dabūtu cilvēkus no Zemes. Tajā lielu lomu spēlē ģenētiskā modifikācija. Es domāju, ka mums tas ir jāņem vērā cilvēkiem, kurus mēs sūtām uz citām planētām, viņš saka. Mēs nezinām, vai tas ir neliels grūdiens esošajai gēnu ekspresijai vai pilnīgi jauna hromosoma, vai visbeidzot pilnīga ģenētiskā koda pārrakstīšana.

Meisons saka, ka atlicis strādāt desmit vai divus gadus, lai noskaidrotu, kāda ir kosmosa ceļojumu ietekme uz jūsu gēniem un kurus no tiem varētu mainīt un kurus vajadzētu iekļaut netraucēšanas sarakstā. Viņa laboratorija piedalās NASA dvīņu pētījumā, kas izseko fizioloģiskās izmaiņas astronautam, kurš uz gadu tika nosūtīts uz Starptautisko kosmosa staciju, kamēr viņa dvīņubrālis uzturējās uz Zemes. Līdz šim tas ir aptuveni tik tuvu, cik NASA ir nonākusi GM astronautu tēmai, kas joprojām nav aplūkota nevienā oficiālā aģentūras dokumentā.

Tomēr Meisons saka, ka viņa laboratorija ir gatava spert pirmo soli. Kosmoss ir pilns ar stariem un ātri kustīgām daļiņām, kas bojā DNS. Tātad viņš strādā pie cilvēka šūnām, kas ir izturīgas pret radiāciju. Viņa studenti ņem šūnas un pievieno papildu kopijas p53 — gēnam, kas iesaistīts vēža profilaksē un kas pazīstams kā genoma aizsargs. Ziloņiem ir daudz papildu p53 eksemplāru, un tie gandrīz nekad nesaslimst ar vēzi, tāpēc varbūt arī astronautiem tās vajadzētu iegūt. Meisons saka, ka viņš nesen iesniedza NASA priekšlikumu nosūtīt modificētās šūnas uz kosmosa staciju. Viņš saka, ka nav gēnu inženierijas astronautu konsorcija vai kāda cita, bet varbūt mums vajadzētu tādu izveidot.

Gattaca

Par to visu ir kļuvis vieglāk domāt, jo tas ir kļuvis vieglāk izdarāms. 2015. gadā mēs publicējām rakstu “Perfekta mazuļa izstrāde” par to, ka gēnu rediģēšana, īpaši ar tehnoloģiju, ko sauc par CRISPR, pēkšņi ļāva viegli mainīt gēnus cilvēka embrijā. Pirmo reizi mēs saskārāmies ar reālu ģenētiski modificētu cilvēku iespējamību.

Kopš tā laika zinātnieki Ķīnā un Eiropā ir sākuši rediģēt embrijus, lai redzētu, kā tas darbojas. Vai būtu ētiski pēc tam radīt ar gēnu fiksētu bērnu? ASV Nacionālā Zinātņu akadēmija šogad teica jā, var apsvērt iedzimtas ģenētiskas izmaiņas, lai izvairītos no slimībām, taču tikai dažās situācijās un ļoti stingrā uzraudzībā. Organizācija uzskatīja, ka noteiktos retos apstākļos, kad pārim citādi nevarētu būt vesels bērns, būtu pieņemami radīt ģenētiski modificētu cilvēku.

Meisons domā, ka kosmosa ceļojumi piedāvās otru, ļoti spēcīgu argumentu par labu cilvēku ģenētiskai modificēšanai. Viņš saka, ka jūs nevarat nosūtīt kādu uz citu planētu, ja jūs to varat ģenētiski neaizsargāt. Tas arī būtu neētiski.

Taču astronautu iesaistīšana kombinācijā var arī pavērt iespēju uzlaboties. Pagaidām eksperti joprojām ir noskaņoti pret gēnu rediģēšanas izmantošanu, lai padarītu bērnu gudrāku vai apveltītu ar perfektu redzi. Bet atzīsim: NASA jau atlasa cilvēkus pēc tieši tādiem kritērijiem, tikai pieņemot 14 no 18 300 pretendentiem tās jaunākajai astronautu klasei. Varbūt jūs esat redzējuši filmu Gattaca ? Uz Titānu ir atļauts ceļot tikai supercilvēkiem ar papildinātiem genomiem, savukārt ģenētiskie zaudētāji, kurus sauc par invalidiem, skaudīgi skatās, kamēr raķetes paceļas. Tāpat kā lielākā daļa labas zinātniskās fantastikas, 1997. gada filma nav tik tālu no realitātes.

Ģenētisko vēlmju saraksts

Lai domātu par izdzīvošanu kosmosā, noderēs termins no ģenētikas zinātnes — fitness. Tas nenozīmē, ka esat pavadījis stundu uz skrejceliņa Equinox. Ģenētikā organisma piemērotība ir tā, cik labi tas var attīstīties un vairoties noteiktā vidē.

Cilvēka piemērotība kosmosā vai uz Marsa ir ārkārtīgi zema. Vienkārši iedomājieties astronautu, kas ir ieskauts kosmosa tērpā ar pareizo skābekļa daudzumu, pareizo slāpekļa daudzumu un pareizo temperatūru. Šī tērpa mērķis ir radīt vidi, kurai astronauta gēni padara viņu piemērotu.

Daži zinātnieki jau ir sagatavojuši gēnu katalogu, kas varētu palīdzēt. Bostonas uzņēmums Veritas Genetics piedāvā ikviena genoma sekvencēšanu par 999 USD. Un viena no lietām, ko Veritas jums sniegs, ir atskaite uz jūsu kosmosa gēniem. Vai jums ir konkrēts variants EPAS1 tibetiešiem, kas ļauj iztikt ar mazāku skābekļa daudzumu? Kā ar dabisko mutāciju, kas izraisa milzīgus, īpaši liesus muskuļus, kas varētu novērst atrofiju? Vēl viens DNS variants ir saistīts ar labām problēmu risināšanas prasmēm un zemu trauksmi. Tieši tāds temperaments padarīja Meta Deimona neticamos izdzīvošanas varoņdarbus iespējamus Marsietis .

Jūs būtu neparasti, ja jums būtu kāda no šīm mutācijām. Un iespēja, ka jums tās visas pieder, ir miljardiem pret vienu. Tāpēc, lai tos visus apvienotu vienā astronautā — ideālā astronautā, mēs varētu vēlēties tos pievienot, iespējams, pirms dzimšanas un, iespējams, izmantojot tādu tehnoloģiju kā CRISPR. Džordžs Čērčs, lielabārdainā Hārvardas universitātes ģenētikas spēkstacija un visaptverošais futūrists, kurš nodibināja Veritas, izplata līdzīgu sarakstu ar retiem aizsargājošiem gēnu variantiem, kas attiecas uz ārpuszemes vidi. Sauciet to par vēlmju sarakstu.

Kādus citus pielāgojumus mēs varētu ieviest mūsu astronautu rasē? Ja uz salas atstājat dažus lielus ziloņus un atgriezīsities pēc 10 000 gadiem, jūs atradīsit mazu ziloņu baru. Viņi būs pielāgojušies virsmas trūkumam un pārtikas trūkumam. Šo parādību sauc par salu pundurismu. Zem Marsa kupoliem arī mazāks varētu būt labāks. Iespējams, ka vietas nav tik daudz, un katra mārciņa pārtikas, ko NASA pārvieto Zemes orbītā, maksā 10 000 USD. Tas nozīmē, ka ideāls astronauts, iespējams, ir ne tikai divreiz spēcīgāks par vidusmēra cilvēku, bet arī uz pusi lielāks. (Cērčs, kurš ir 6'5 collas garš, atzīmē, ka NASA reiz viņam teica, lai viņš neuztraucas pieteikties, jo viņš bija pārāk garš.)

Prototrofiski cilvēki

Veiksim modifikācijas vēl tālāk, kā daži zinātnieki saka, ka mums tas varētu būt nepieciešams. Ja šorīt ēdāt brokastu pārslas, iespējams, esat paskatījies uz kastītes malu, kur ir rakstīts, piemēram, C vitamīns — 10% dienas vērtības. Būtiskās uzturvielas un vitamīni, kas norādīti uz kastītes, tiek saukti, jo cilvēka ķermenis tos nespēj ražot. Tā vietā mums ir jāēd organismi, kas to dara, piemēram, augi, sēnītes vai baktērijas. Šie organismi tiek klasificēti kā prototrofi, kas nozīmē, ka tie sintezē visu nepieciešamo no minimālām izejvielām, piemēram, vienkāršiem cukuriem vai no tā, kas atrodas augsnē.

Protams, akmeņu ēšana būtu diezgan noderīga prasme, ja jūs dzīvotu uz Marsa. Un vai jūs domājat, ka es jokoju, ja teiktu, ka zinātnieki to pēta? Es nejokoju. 2016. gadā Hariss Vans no Kolumbijas universitātes sniedza runu ar nosaukumu Prototrofiska cilvēka sintezēšana lielā mērogā. ārpus ieraksta tikšanās Sintētisko biologu grupa, ko Church organizēja Hārvardas Medicīnas skolā. Tas varētu būt diezgan interesanti kosmosa ceļojumiem, ja cilvēki varētu iztikt ar cukurūdeni, grupai sacīja Vans.

Neskatoties uz viņa runas nosaukumu, kad es sazinājos ar Vanu pa tālruni, viņš vēlējās, lai visi zinātu, ka viņš patiesībā nesintezē cilvēkus vai astronautus un arī neplāno to darīt. Tas joprojām ir daudzu, daudzu gadu attālumā, ja vispār. Es nevēlos, lai tiktu teikts, ka veidoju zaļus cilvēciņus, un es neiesaku mums to darīt tuvākajā laikā. Bet es ierosinu, ka, ja vēlaties veikt starpgalaktiskos ceļojumus, jums ir jāatrisina problēma, ka esat pilnībā pašpietiekams, viņš saka. Mēs nostādām cilvēkus ļoti ekstrēmos apstākļos, un no šī perspektīvas šī šķiet viena no idejām ilgtermiņa plānam.

Vangs saka, ka nav skaidrs, vai šī koncepcija var pat darboties. Viņa laboratorijā pētnieki cenšas panākt, lai cilvēka nieru šūnas sintezētu deviņas aminoskābes, kuras mūsu organisms parasti neražo, sākot ar vienkāršāko aminoskābju, metionīnu, ko ražo, pievienojot vienu gēnu. Ja tas darbosies, viņš pāries uz triptofānu, fenilalanīnu un vitamīniem D, C un B. Kopumā, lai izveidotu prototrofisku cilvēka šūnu, būtu nepieciešami aptuveni 250 jauni gēni.

Acīmredzot būtu ārkārtīgi sarežģīti radīt astronautus, kas spētu ražot savas būtiskās uzturvielas. Tomēr, lai cik tas būtu sarežģīts, tas varētu būt mazāk sarežģīts nekā alternatīvas, piemēram, planētas teraformēšana vai kosmosa gredzena atvešana ar atmosfēru, augiem un lopiem, kas ganās virs galvas. Vangs man teica, ka būtu arī interesanti, ja kosmosa ceļotāji varētu veikt paši savu fotosintēzi, pārvēršot gaismu pārtikā. Taču diez vai jebkurš cilvēks, kas to spētu, būtu cilvēks, viņš atzīst. Lai saražotu pietiekami daudz enerģijas, cilvēkam jābūt līdzenam kā lapai un apmēram rotaļu laukuma izmēram.

Iespēja mainīt cilvēka embrija DNS ir izraisījusi globālas diskusijas par to, vai būtu pareizi vai nepareizi ģenētiski modificēt cilvēkus šeit uz Zemes, lai uzlabotu viņu piemērotību šai planētai. Cilvēkiem ir stingri uzskati. Daži saka, ka cilvēku suga nav laboratorijas žurka. Nē eigēnikai!! Nē ĢM cilvēkiem!! Citi saka, ka tas patiešām varētu darboties — pārbaudīsim to.

Man nav risinājuma šim morālajam jautājumam. Bet es zinu, ka mums, iespējams, uz to būs jāatbild, pirms varēsim izkļūt no planētas.

paslēpties