Hvordan Mars-leting kan føre til en ny menneskelig art
Den kommende Hollywood-filmen The Space Between Us forteller historien om en gutt som er født til en amerikansk astronaut på Mars. Moren hans dør i fødsel, men barnet overlever og vokser opp under en liten koloni med astronauter på den røde planeten. I filmtraileren gir en mørk voiceover premisset for filmen: “Hans hjerte klarer bare ikke å tyngde; beinene hans er for svake. Det er med andre ord ingen tilbakevending. Dette spørsmålet er verdt å tenke på: hvis vi bestemmer oss for å forlate Jorden, vil våre etterkommere noen gang kunne komme tilbake?
Hvert år kommer vi nærmere Mars. NASA håper at menneskelige føtter vil sette foten ned på den røde planeten om 30 år, og Elon Musk kaller tallet 10 år: til å begynne med vil det være en testflyging, i mellomtiden er det endelige målet å skape selvforsørgende marsbyer. I en tale i september 2016 nevnte Musk "to hovedstier" som menneskeheten kan gå: "En vei er å forbli på jorden for alltid, og da vil vi møte den endelige utryddelsen. Alternativet er å bli en rom-erobrende sivilisasjon og en multiplanetær art."
Hvis vi noen gang når Mars, vil levekårene der være forskjellige fra jorda på alle måter. Tilpasning til de svakere effektene av tyngdekraften, intens stråling og fullstendig fravær av bakterieflora vil tvinge flere generasjoner av martiske kolonister til å oppleve en rekke dramatiske evolusjonsendringer i menneskelig aner, sammenlignbart med begynnelsen av stående vandring og en økning i hjernevolumet.
De første evolusjonsendringene kan være raske og subtile. Siden gruppen av de første menneskene på Mars uunngåelig vil være begrenset i antall - Musk har foreslått å sende rundt hundre mennesker ombord i romfartøyet - vil de første Martiske kolonistene oppleve et fenomen kjent som grunnleggereffekten. Dette fenomenet blir observert hver gang et nytt sted, som en vulkansk øy som stiger opp fra havbunnen, koloniseres av nykommere. De få individer som bosetter seg på et nytt sted, uansett hvordan de kom dit, vil sannsynligvis ikke representere flertallet som de opprinnelig tilhørte. Jo mindre utvalg, jo mindre sannsynlig er det å representere den større gruppen den kom fra.
Hvis vi sender hundre kolonister til Mars, er sannsynligheten for at de nøyaktig representerer alle mennesker som lever på jorden med tanke på høyde, hårfarge, tilbøyelighet til å utvikle diabetes eller brystkreft, evnen til å bevege ører eller andre genetiske faktorer ekstremt lav. … Uansett hvilke egenskaper de tidlige kolonistene hadde, ville de bli gitt videre til barna sine, og dermed ville den voksende martiske kolonien, selv i fravær av naturlig utvalg, bli noe annet enn innbyggerne på Jorden. For eksempel, hvis alle astronautene vi sendte til Mars var røde, ville det være en annen grunn til å kalle Mars den røde planeten.
Gründereffekten er selvsagt ikke begrenset til oppdagere fra Mars eller interplanetariske reisende. Det kan forekomme i enhver isolert eller valgt populasjon. Men ettersom flere generasjoner endres, kan endringer få en mer uttalt og spesifikk karakter. I forhold der tyngdekraften bare er en tredjedel av jordens tyngdekraft, kan graviditet og fødsel være mye vanskeligere på Mars. Forskere av embryonal utvikling hos mus har funnet at fruktbarhetstallene hos mus, hvis embryoer ble dannet under kunstig skapt mikrogravitasjonsbetingelser, er lavere enn med normal tyngdekraft. Interessant nok virker befruktning - utført in vitro - å ikke være påvirket av tyngdekraften, men noen av de oppnådde embryoene utviklet seg ikke så bra som embryoene.vises under normal tyngdekraft. Årsakene til dette er ennå ikke klare, men resultatene indikerer at pattedyr, inkludert mennesker, kan oppleve flere vanskeligheter under svangerskapet på Mars enn på jorden. Og dette kan igjen utøve et nytt press med evolusjonsvalg, som ikke blir observert på Jorden.
Utilstrekkelig tyngdekraft vil også resultere i bentap med en hastighet på mellom 1 og 2% per måned. Etter to eller tre år på Mars risikerer nybyggere å miste halvparten av beinmassen, noe som sannsynligvis vil påvirke gravide enda mer, siden kroppen krever mye kalsium under graviditeten. Tap av bentetthet gjør mennesker mer utsatt for skader, spesielt brudd i hofte og ryggrad. Siden slike skader kan ha irreversible konsekvenser på Mars, er det mer sannsynlig at mennesker med naturlig høyere bentetthet - som var mer karakteristisk for våre forfedre enn moderne mennesker - overlever og videreformidler genene sine. Derfor, som et resultat av mange generasjonsskifte, vil mennesker på Mars naturligvis ende opp med tettere bein enn forgjengerne, noe som betyr at de vil være sterkere i utseendet.
Salgsfremmende video:
Martiske nybyggere vil også måtte tilpasse seg høye nivåer av stråling. Uten magnetosfære eller atmosfære som beskytter planeten, blir Mars angrepet av høyenergiske kosmiske stråler, intens ultrafiolett stråling og solpartikler. I 500 dager på overflaten av Mars vil en person motta en dose stråling som er seks ganger den maksimale årlige dosen som tillates av ansatte i USAs energidepartement. Romdrakter eller underjordiske boligkvarter kan gi en viss beskyttelse, men selvfølgelig vil det fortsatt være behov for litt tid på overflaten til Mars, dyrke avlinger, oppføre bygninger og lignende.
Stråling skader DNA, forårsaker en slags mutasjon som fører til kreft. Selv om stråling kan bety høyere kreftrate for Mars-bosettere, kan det også øke hastigheten på evolusjonen ved å generere tilfeldige genetiske variasjoner, inkludert trekk som er gunstige i Marsmiljøet.
Disse genetiske variasjonene kan være måter å beskytte kroppen vår mot eksponering for stråling. På jorden produserer huden vår melanin, et pigment som fungerer som en naturlig solkrem. Hudpigmentering har utviklet seg i menneskelige populasjoner som en balanse mellom risikoen for overflødig stråling, som forstyrrer DNA-produksjonen, og risikoen for utilstrekkelig stråling, noe som forstyrrer normal beindannelse. Mange andre organismer bruker melanin for å beskytte seg mot stråling, inkludert mørkfarget sopp som vokser der kjernen i Tsjernobyl-kjernereaktoren smeltet. Den typen melanin som gir menneskekroppen maksimal beskyttelse mot solstråling er eumelanin, som gir huden en mørk brun eller svart farge. Mennesker som har mye mer eumelanin i hudenvil kunne tåle ekstreme strålingnivåer på Mars bedre, med det resultat at huden til Martians blir mørkere enn noe menneske.
Roveren krysser sanddynene til Dingo Gap
På den annen side kan intens stråling på Mars bidra til utviklingen av nye hudpigmenter. Karotenoider - de oransje pigmentene som gir gulrøtter sin farge - er produsert av mange planter og mikroorganismer for å beskytte dem mot sollys. Selv om mange dyr har karotenoider, får de fleste av dem fra kostholdet. Et unntak er ert bladlus, et lite insekt som vanligvis er grønn i fargen, men i noen tilfeller blir rød på grunn av karotenoidene den produserer selv. Genomanalyse viste at ertebladfladene fikk genene som var ansvarlige for produksjon av karotenoider fra en sopp, noe som betyr at dyr i sjeldne tilfeller kan låne utstyr for produksjon av pigment fra andre organismer. De tøffe forholdene på Mars kan øke sannsynligheten for slike sjeldne lån hvis sluttresultatet - for eksempel knalloransert hud - var spesielt gunstig.
Nyere studier har vist at høye nivåer av stråling også påvirker hjernen, endrer romlig hukommelse og tar risiko ved noen, men ikke alle mus. Slike brudd kan utgjøre en alvorlig trussel for suksessen til den Martiske kolonien. Imidlertid, hvis de samme svingningene i strålingsfølsomhet som vi ser hos gnagere, blir funnet blant mennesker på Mars, vil naturlig seleksjon fungere til fordel for de som er mindre berørt av stråling. Fremtidige generasjoner vil kunne utvikle motstandskraft overfor de skadelige effektene av stråling på hjernen, noe som gjør mennesker bedre tilpasset marsmiljøet og øke deres evne til å utforske rommet ytterligere, kanskje til og med reise til fjernere beboelige planeter som Proxima b.
Så er det mikrobiomet - bakterier og andre bittesmå organismer som lever i og på overflaten av kroppene våre og som har en alvorlig effekt på kroppen vår. Disse mikrober er anskaffet av oss gjennom hele livet, og begynner med de vi mottar fra våre mødre når de går gjennom fødselskanalen. Tidlig barndom er en viktig periode for utvikling av et sunt mikrobiom ettersom barn får ytterligere mikrober fra foreldrene, søsknene, vennene og miljøet. Barn på Mars vil ikke bli utsatt for de mange forskjellige mikrober vi finner her på jorden, og selv om forskere fremdeles håper å finne mikrobielt liv på Mars, er det fremdeles ingen avgjørende bevis på at det eksisterer.
Folk på Mars
Tapet av gunstige mikrober kan føre til ugunstige fysiske og psykiske helsemessige konsekvenser for de maritiske nybyggerne. Her på jorden ser vi allerede en nedgang i mikrobielt mangfold i mikrobiomene til mennesker som bor i urbane miljøer, der vi gjør vårt beste for å desinfisere kroppene og gjenstandene rundt oss for å forhindre utveksling av sykdommer. På mange måter er denne prosessen unektelig fordelaktig - når en gang gjennomgripende sykdommer som kopper har blitt beseiret av vaksineutvikling, og forbedret sanitærutstyr og tilgjengeligheten av antibiotika har begrenset spredningen av andre sykdommer til bestemte regioner. En uforutsett konsekvens av vår krig mot mikrober var imidlertid jakten på mikroorganismer som var gunstige for helsen vår, inkludert desom har eksistert sammen med oss i årtusener og for tiden er truet av utryddelse.
Å flytte til Mars kan være for mye av en test for disse mikroberne, og deres fullstendige tap vil nesten helt sikkert være skadelig for mennesker. Personer med et lite mangfoldig mikrobiom er mer sannsynlig å utvikle overvekt, diabetes type 1, og muligens andre sykdommer, inkludert allergier, astma, cøliaki og visse typer kreft. Eksperimenter der mus og kaniner blir oppdrettet under sterile forhold uten å la dem utvikle noe mikrobiom overhodet, tyder på et ganske dypt utsiktspunkt. Deres immun- og nervesystem utvikler seg ikke ordentlig, og deres evne til å skaffe næringsstoffer fra mat er kompromittert.
Mikrober i tarmen vår spiller en viktig rolle i fordøyelsen, så da mikrobiomet er helt tapt, må diettene til de maritiske nybyggerne gjennomgå endringer. Forskere kan designe spesialformulerte matvarer som bare inneholder enkle sukkerarter, proteiner og fett som lett fordøyes uten hjelp av mikroorganismer. På den annen side, hvis noen gunstige mikrober følger en person til Mars, kan de selv utvikle seg med ham. På grunn av den korte generasjonsperioden - noen typer bakterier formerer seg hvert 30. minutt - utvikler mikrober seg mye raskere enn mennesker, noe som gjør at de raskt kan tilpasse seg skiftende forhold. De vil også bli påvirket av stråling, øke mutasjonsfrekvensen og akselerere utviklingen ytterligere.
De samme prosessene vil forekomme med planter eller dyr som vi tar med oss, så vel som med mikrober som lever i og på overflaten av disse artene. Med andre ord, ved å opprette en marskoloni, vil vi legge grunnlaget for en ny type økosystem. Å arrangere Mars - bevisst endre Marsmiljøet for å bringe forholdene nærmere de på Jorden - kan føre til utvikling av økosystemer som er ulikt noen som finnes på planeten Jorden.
Den gode nyheten er at Mars sannsynligvis ikke vil ha et smittsomt sykdomsproblem. Som med det humane mikrobiomet, er det sannsynlig at de eneste virusene, sykdomsfremkallende bakteriene og andre patogener på Mars er de vi har med oss. Lang interplanetær reise kan bli en karantene som begrenser sjansene for utilsiktet utseende av smittsomme sykdommer på Mars. De fleste smittsomme sykdommer som påvirker mennesker er et resultat av infeksjoner vi har fått fra dyr, spesielt fugler og pattedyr. Mange av disse, som miltbrann og rabies, bæres av husdyr som sauer, storfe og hunder. Andre, som Lyme sykdom, kommer hovedsakelig fra ville dyr. På jorden står vi stadig overfor nye sykdommer,som Ebola og Zika, delvis fordi disse mikrober infiserer dyr og mennesker regelmessig. På Mars kan vi unngå dette problemet ved ikke å ta med fugler eller pattedyr dit, i stedet velge et utvalg insekter som er mindre sannsynlig å føre infeksjoner som kan smitte mennesker (og krever mindre mat).
På den annen side kan det å leve utenfor trusselen om smittsom sykdom føre til atrofi i immunsystemet, som risikerer å bli et appendikslignende relikvie, eller kanskje forsvinne helt. Denne atrofien kan være forårsaket ikke bare av fravær av sykdom: under romflyvninger lider astronauter ofte av immunsuppresjon, noe som i stor grad skyldes stresset forbundet med start, landing og å være i et avgrenset rom, men ifølge noen rapporter spiller også mikrogravitasjon en rolle her.
Immunprompromised Martians vil møte livstruende sykdommer hvis de kommer tilbake til Jorden, og mennesker som kommer fra Jorden risikerer å ødelegge hele Mars-kolonien hvis de tar med seg en sykdom. Risikoen forbundet med sykdommer som ikke viser åpenbare symptomer, som vanligvis er tilfelle med seksuelt overførbare infeksjoner som HIV eller klamydia, vil være spesielt høye. Nær personlig kontakt - som sex - mellom Earthlings og Martians ville være veldig risikabelt.
Sett det hele sammen: forbudet mot seksuell omgang mellom Earthlings og Martians, grunnleggereffekten, endringer i mikrobiomet, naturlig seleksjon under de tøffe forholdene i Marsmiljøet, pluss svak tyngdekraft - og det blir klart for deg: bosettingen av Mars vil til slutt føre til utvikling av en helt ny menneskelig art … Dette er et vanlig fenomen i verden av dyr og planter isolert på øyene - husk den berømte Darwins finker. Men mens spesiering på øyer kan ta tusenvis av år, vil de akselererte mutasjonsratene på Mars og den sterke kontrasten mellom levekårene på Mars og på jorden sannsynligvis øke prosessen. På bare noen få hundre generasjoner - kanskje så lite som seks tusen år - kunne en ny art av mennesker dukke opp.
I 1950 publiserte Ray Bradbury en serie relaterte noveller kalt The Martian Chronicles, der han skildret en fjern fremtid der Mars blir kolonisert av mennesker som lenge har mistet all interesse for og forbindelse med Jorden. Martians Bradbury har brun hud og gule øyne. "Har du noen gang tenkt på - vel, om mennesker bor på en tredje planet?" - spør en av martianerne. «Den tredje planeten er ikke beboelig,» svarer ektemannen. "Forskerne våre sier at det er for mye oksygen i atmosfæren."
Bradburys skjønnlitteratur kan godt være profetisk. Hvis jorden blir rammet av noen alvorlige katastrofer, kan koloniseringen av Mars på lang sikt være en nødvendig betingelse for å overleve. Imidlertid kan en strategi for å bevare den menneskelige arten til slutt endre oss for alltid.
Scott Solomon er en biolog og vitenskapelig forfatter med base i Houston. Han underviser i økologi, evolusjonsbiologi og vitenskapelig kommunikasjon ved Rice University, hvor han er professor i Institutt for biovitenskap. Hans første bok Future Humans: Inside the Science of Our Continuing Evolution ble utgitt 25. oktober 2016 av Yale University Press.
