Kako bi istraživanje s Marsom moglo dovesti do nove ljudske vrste
Uskoro izlazi hollywoodski film Prostor između nas priča o dječaku koji je rođen američkom astronautu na Marsu. Majka mu umire u porođaju, ali dijete preživljava i odrasta pod brigom male kolonije astronauta na Crvenoj planeti. U prikolici filma mračni zvučni znak daje premisu filma: "Njegovo srce jednostavno ne može podnijeti gravitaciju; kosti su mu preslabe. " Drugim riječima, nema povratka nazad. Ovo pitanje vrijedi razmisliti: odlučimo li napustiti Zemlju, hoće li se naši potomci ikada moći vratiti natrag?
Svake godine smo sve bliži Marsu. NASA se nada da će ljudska stopala krenuti na Crvenu planetu za 30 godina, a Elon Musk ovu cifru naziva 10 godina: isprva će to biti probni let, a u konačnici je krajnji cilj stvaranje samodovoljnih marsovskih gradova. U svom govoru u rujnu 2016. Musk je spomenuo "dva glavna puta" koja čovječanstvo može krenuti: "Jedan je put zauvijek ostati na Zemlji i tada ćemo se suočiti s konačnim izumiranjem. Alternativa je postati civilizacija koja osvaja svemir i multiplanetarna vrsta."
Ako ikad stignemo na Mars, životni uvjeti u njemu bit će različiti od onih na Zemlji. Prilagodba slabijim učincima gravitacije, intenzivnom zračenju i potpunom odsutnosti bakterijske flore prisilit će nekoliko generacija marsovskih kolonista da dožive niz dramatičnih evolucijskih promjena u ljudskom rodu, usporedivih s početkom uspravnog hodanja i povećanjem volumena mozga.
Prve evolucijske promjene mogu biti brze i suptilne. Budući da će grupa prvih ljudi na Marsu neizbježno biti brojno ograničena - Musk je predložio slanje stotina ljudi na svemirsku letjelicu - prvi marsovski kolonisti doživjet će fenomen poznat kao osnivački efekt. Taj se fenomen opaža svaki put kada novozaposleni ljudi koloniziraju novo mjesto, poput vulkanskog otoka koji se uzdiže s oceanskog dna. Malobrojni pojedinci koji se nastane na novom mjestu, bez obzira na to kako su tamo stigli, vjerojatno neće predstavljati većinu kojoj su izvorno pripadali. Što je uzorak manji, to je manja vjerojatnost da će predstavljati veću skupinu iz koje potječe.
Ako na Mars pošaljemo stotinu kolonista, vjerojatnost da oni točno predstavljaju sve ljude koji žive na Zemlji u pogledu visine, boje kose, sklonosti dijabetesu ili karcinomu dojke, sposobnosti pomicanja ušiju ili bilo kojeg drugog genetskog čimbenika je izuzetno mala. … Koje god osobine ranih kolonista posjedovali, prenijeli bi se na svoju djecu, a time bi i rastuća marsovska kolonija, čak i bez prirodne selekcije, postala nešto drugačije od stanovnika Zemlje. Na primjer, da su svi astronauti koje smo poslali na Mars bili crveni, postojao bi još jedan razlog da Mars nazovemo Crvenom planetom.
Učinak utemeljitelja, naravno, nije ograničen na istraživače Marsa ili međuplanetarne putnike. Može se pojaviti u bilo kojoj izoliranoj ili odabranoj populaciji. No kako se niz generacija mijenja, promjene mogu poprimati izraženiji i specifičniji karakter. U uvjetima kada je gravitacija samo jedna trećina zemljine gravitacije, trudnoća i porođaj mogu biti mnogo teži na Marsu. Istraživači embrionalnog razvoja miševa otkrili su da su stope plodnosti u miševa, čiji su embriji nastali u umjetno stvorenim uvjetima mikrogravitacije, niži nego kod normalne gravitacije. Zanimljivo je da na oplodnju - koja se provodi in vitro - ne utječe smanjenje gravitacije, ali neki se dobiveni embriji nisu razvijali tako dobro kao embriji.pojavljuju se pod normalnom gravitacijom. Razlozi za to još nisu jasni, ali rezultati pokazuju kako sisavci, uključujući ljude, mogu imati više poteškoća tijekom gestacije na Marsu nego na Zemlji. A to zauzvrat može izvršiti novi pritisak evolucijske selekcije, koji se ne opaža na Zemlji.
Nedovoljna težina također će rezultirati gubitkom kostiju brzinom od oko 1% do 2% mjesečno. Nakon dvije ili tri godine na Marsu, doseljenici riskiraju da izgube polovicu koštane mase, što će vjerojatno još više utjecati na trudnice, jer tijelu je potrebno puno kalcija tijekom trudnoće. Gubitak gustoće kostiju čini ljude sklonijima ozljedama, osobito prijeloma kuka i kralježnice. Budući da takve ozljede mogu imati nepovratne posljedice na Marsu, ljudi s prirodno većom gustoćom kostiju - koja je bila karakterističnija za naše pretke nego moderni ljudi - vjerojatnije su preživjeti i prenijeti svoje gene. Zbog toga će, kao rezultat promjene mnogih generacija, ljudi na Marsu prirodno imati gušće kosti od svojih prethodnika, što znači da će biti snažnijeg izgleda.
Promotivni video:
Marsovski doseljenici također će se morati prilagoditi visokim razinama zračenja. Bez magnetosfere ili atmosfere koja bi štitila planet, Mars napadaju visokoenergetske kozmičke zrake, intenzivno ultraljubičasto zračenje i solarne čestice. Za 500 dana na površini Marsa, osoba će primiti dozu zračenja koja je šest puta veća od maksimalne godišnje doze koju dopuštaju zaposlenici američkog Ministarstva energetike. Spavaći odijeli ili podzemni stambeni prostori mogu pružati određenu zaštitu, ali naravno, još će neko vrijeme trebati provesti na površini Marsa, uzgajajući usjeve, podižući zgrade i slično.
Zračenje oštećuje DNK, uzrokujući svojevrsnu mutaciju koja dovodi do raka. Iako zračenje može značiti veće stope raka za marsovske doseljenike, ono također može ubrzati evoluciju stvaranjem slučajnih genetskih varijacija, uključujući osobine koje su korisne u marsovskom okruženju.
Ove genetske varijacije mogu biti načini zaštite našeg tijela od izloženosti zračenju. Na Zemlji naša koža proizvodi melanin, pigment koji djeluje kao prirodna krema za sunčanje. Pigmentacija kože se u ljudskoj populaciji razvila kao ravnoteža između rizika od prekomjernog zračenja, koje ometa proizvodnju DNK, i rizika nedovoljnog zračenja, što ometa normalno stvaranje kostiju. Mnogi drugi organizmi koriste melanin da bi se zaštitili od zračenja, uključujući gljive tamne boje koje rastu tamo gdje se jezgra černobilskog nuklearnog reaktora rastopila. Vrsta melanina koji ljudskom tijelu pruža maksimalnu zaštitu od sunčevog zračenja je eumelanin koji koži daje tamno smeđu ili crnu boju. Ljudi koji imaju puno više eumelanina u svojoj kožimoći će bolje podnijeti ekstremne razine zračenja na Marsu, što će rezultirati da će Marsova koža biti tamnija od one kod bilo kojeg čovjeka.
Rover prelazi pješčane dine Dingo Gapa
S druge strane, intenzivno zračenje na Marsu moglo bi pridonijeti razvoju novih pigmenata kože. Karotenoidi - narančasti pigmenti koji mrkvi daju boju - proizvode mnoge biljke i mikroorganizmi da ih zaštite od sunčeve svjetlosti. Iako mnoge životinje imaju karotenoide, većina ih dobiva iz prehrane. Jedna je iznimka grašak uši, mali insekt koji je obično zelene boje, ali u nekim slučajevima postaje crven zbog karotenoida koje sam proizvodi. Genska analiza pokazala je da grahove lisne uši dobivaju gene odgovorne za proizvodnju karotenoida iz jedne gljivice, što znači da u rijetkim slučajevima životinje mogu posuditi opremu za proizvodnju pigmenta iz drugih organizama. Oštri uvjeti na Marsu mogli bi povećati vjerojatnost takvih rijetkih zaduživanja ako bi krajnji rezultat - recimo, svijetlo narančasta koža - bio posebno koristan.
Nedavna istraživanja pokazala su da visoka razina zračenja utječe i na mozak, mijenjajući prostornu memoriju i ponašanje rizičnosti kod nekih, ali ne svih miševa. Takva kršenja mogla bi predstavljati ozbiljnu prijetnju uspjehu marsovske kolonije. Međutim, ako se među ljudima na Marsu nađu iste fluktuacije osjetljivosti na zračenje kakve vidimo kod glodavaca, prirodni odabir djelovat će u korist onih koji su manje pod utjecajem zračenja. Buduće generacije moći će razviti otpornost na štetne učinke zračenja na mozak, pomažući ljudima da se bolje privikaju na marsovsko okruženje i povećavaju njihovu sposobnost za daljnje istraživanje svemira, možda čak i putuju na udaljenije naseljene planete poput Proxime b.
Tada je tu mikrobiom - bakterije i drugi sitni organizmi koji žive unutar i na površini naših tijela i imaju ozbiljan utjecaj na naše tijelo. Te mikrobe nabavljamo tijekom života, počevši od onih koje primamo od naših majki prilikom prolaska kroz porođajni kanal. Rano djetinjstvo važno je razdoblje za razvoj zdravog mikrobioma jer djeca primaju dodatne mikrobe od roditelja, braće i sestara, prijatelja i okoliša. Djeca na Marsu neće biti izložena mnogo različitih mikroba koje nalazimo ovdje na Zemlji, i dok se znanstvenici još uvijek nadaju da će na Marsu pronaći mikrobni život, još uvijek nema uvjerljivih dokaza o njegovom postojanju.
Ljudi na Marsu
Gubitak korisnih mikroba može dovesti do štetnih posljedica za fizičko i psihičko zdravlje za marsovske doseljenike. Ovdje na Zemlji već primjećujemo smanjenje mikrobne raznolikosti mikrobioma ljudi koji žive u urbanim sredinama, gdje dajemo sve od sebe kako bismo dezinficirali svoje tijelo i okolne predmete kako bismo spriječili razmjenu bolesti. Na mnogo je načina ovaj postupak neosporno koristan - nakon što su razvojnim cjepivima poražene pervazivne bolesti poput malih boginja, a poboljšane sanitarne sposobnosti i dostupnost antibiotika ograničili su širenje drugih bolesti na specifične regije. Međutim, nepredviđena posljedica našeg rata protiv mikroba bila je potraga za mikroorganizmima korisnim za naše zdravlje, uključujući onekoji su tisućljećima suživjeli s nama i trenutno su pod prijetnjom izumiranja.
Prelazak na Mars može biti previše test za ove mikrobe, a njihov potpuni gubitak gotovo sigurno će biti štetan za ljude. Ljudi koji imaju slabo raznovrstan mikrobiom imaju veću vjerojatnost da će razviti pretilost, dijabetes tipa 1 i eventualno druge bolesti, uključujući alergije, astmu, celijakiju i neke vrste raka. Eksperimenti u kojima su miševi i zečevi odgajani u sterilnim uvjetima, ne dopuštajući im da razviju nikakav mikrobiom koji sugerira prilično nejasan izgled. Njihov imunološki i živčani sustav ne razvijaju se ispravno, a njihova sposobnost dobivanja hranjivih tvari iz hrane ugrožena je.
Mikrobi koji žive u našem crijevu igraju vitalnu ulogu u probavi, tako da u svjetlu potpunog gubitka mikrobioma dijeta marsovskih doseljenika moraju biti podvrgnute promjenama. Znanstvenici mogu dizajnirati posebno formuliranu hranu koja uključuje samo jednostavne šećere, bjelančevine i masti koje se lako probavljaju bez pomoći mikroorganizama. S druge strane, ako neki korisni mikrobi prate osobu na Mars, i oni se mogu razviti s njim. Zbog kratkog razdoblja generacije - neke se vrste bakterija razmnožavaju na svakih 30 minuta - mikrobi se razvijaju mnogo brže od ljudi, što im omogućava da se brzo prilagode promjenjivim uvjetima. Na njih će utjecati i zračenje, povećavajući njihovu frekvenciju mutacije i dodatno ubrzavajući evoluciju.
Isti procesi odvijat će se sa bilo kojim biljkama ili životinjama koje donosimo sa sobom, kao i s mikrobima koji žive unutar i na površini ovih vrsta. Drugim riječima, stvaranjem marsovske kolonije postavićemo temelje za novi tip ekosustava. Uređenje Marsa - namjerno mijenjanje marsovskog okruženja kako bi se njegovi uvjeti približili onima na Zemlji - može dovesti do razvoja ekosustava koji nisu za razliku od bilo kojeg postojećeg na planeti Zemlji.
Dobra vijest je da Mars vjerojatno neće imati problem sa zaraznim bolestima. Kao i kod ljudskog mikrobioma, jedini virusi, patogene bakterije i drugi patogeni na Marsu su vjerovatno oni koje donosimo sa sobom. Duga interplanetarna putovanja mogla bi postati karantena koja ograničava šanse za slučajnu pojavu zaraznih bolesti na Marsu. Većina zaraznih bolesti koje pogađaju ljude posljedica su infekcija koje smo zarazili od životinja, posebno ptica i sisavaca. Mnogo njih, poput antraksa i bjesnoće, nose domaće životinje poput ovaca, goveda i pasa. Ostali, poput lajmske bolesti, uglavnom potječu od divljih životinja. Na Zemlji smo stalno suočeni s novim bolestima,poput Ebole i Zika, dijelom i zbog toga što ti mikrobi redovito inficiraju životinje i ljude. Na Marsu možemo izbjeći ovaj problem ako tamo ne dovedemo ptice ili sisavce, opredijelivši se za odabir insekata za koje je manje vjerojatno da će zaraziti ljude (koji zahtijevaju manje hrane).
S druge strane, život izvan prijetnje zarazne bolesti može dovesti do atrofije imunološkog sustava, što riskira da postane relikvija nalik na dodatak ili možda u potpunosti nestane. Ova atrofija može biti uzrokovana ne samo nepostojanjem bolesti: tijekom svemirskih letova astronauti često pate od imunosupresije, što je velikim dijelom posljedica stresa povezanog s polijetanjem, slijetanjem i boravkom u skučenom prostoru, ali prema nekim izvješćima, mikrogravitacija također igra ulogu ovdje.
Marsijanci koji nisu ugroženi životom suočit će se sa opasnim po život bolestima ako se vrate na Zemlju, a ljudi koji dolaze sa Zemlje riskiraju da unište čitavu marsovsku koloniju ako sa sobom ponesu bilo koju bolest. Rizici povezani s bolestima koje ne pokazuju očite simptome, kao što je to obično slučaj sa seksualno prenosivim infekcijama poput HIV-a ili klamidije, bit će posebno visoki. Bliski osobni kontakt - poput seksa - između Zemljana i Marsovca bio bi vrlo rizičan.
Sve skupa: zabrana spolnog odnosa između Zemljana i Marsovca, učinak utemeljitelja, promjene mikrobioma, prirodna selekcija u teškim uvjetima marsovskog okruženja, plus slaba gravitacija - i vama postaje jasno: naseljavanje Marsa dovest će na kraju do razvoja potpuno nove ljudske vrste … Ovo je uobičajena pojava u svijetu životinja i biljaka izoliranih na otocima - sjetite se poznatih Darwinovih vilica. No, iako specifikacije na otocima mogu potrajati tisućama godina, ubrzane stope mutacija na Marsu i izrazita suprotnost životnih uvjeta na Marsu i na Zemlji vjerojatno će ubrzati ovaj proces. U samo nekoliko stotina generacija - možda tek šest tisuća godina - mogla bi se pojaviti nova vrsta čovjeka.
1950. Ray Bradbury objavio je niz srodnih kratkih priča pod nazivom The Martian Chronicles, u kojima je prikazao daleku budućnost u kojoj su Mars kolonizirani ljudi koji su već odavno izgubili svako zanimanje i povezanost sa Zemljom. Marsovci Bradbury imaju smeđu kožu i žute oči. "Jeste li ikad razmišljali o - pa, o tome žive li ljudi na trećem planetu?" - pita jedan od Marsovca. "Treći planet nije useljiv", odgovara njezin suprug. "Naši znanstvenici kažu da u njegovoj atmosferi ima previše kisika."
Bradburyjeva fikcija može biti proročka. Ako bi Zemlju pogodile neke ozbiljne katastrofe, kolonizacija Marsa dugoročno može biti neophodan uvjet za naš opstanak. Međutim, strategija očuvanja ljudske vrste može nas u konačnici zauvijek promijeniti.
Scott Solomon je biolog i znanstveni pisac sa sjedištem u Houstonu. Predaje ekologiju, evolucijsku biologiju i znanstvenu komunikaciju na Sveučilištu Rice, gdje je profesor na Odjelu za bioznanost. Njegovu prvu knjigu Budući ljudi: Unutar znanosti o našem trajnom evoluciji objavila je 25. listopada 2016. godine Yale University Press.
