Tobulo astronauto kūrimas

Filme „Gataka“ aktorius Ethanas Hawke'as vaidino genetinį invalidą, kuris tikisi keliauti kosmose priešingai.

Praėjusį rugsėjį Gvadalacharoje (Meksika) vykusiame Tarptautiniame astronautikos kongrese Elonas Muskas įtikino daugelį užkietėjusių kosmoso inžinierių, kad į Marsą galėtų nugabenti privačių raketų parką, užpildytą tūkstančiais žmonių.

Muskuso kalba buvo ilgas orbitose, skrydžių planuose ir degalų sąnaudose. Tačiau buvo trumpa, kaip kuris nors iš tų kolonistų išgyvens. Tiesą sakant, kelionė į Marsą greičiausiai būtų aklavietė. Radiacijos apimta ir nieko neauganti Raudonoji planeta iš esmės yra kapinės.

Neseniai keli mokslininkai pradėjo tyrinėti, ar galėtume padaryti šiek tiek geriau, jei sukurtume naujų tipų žmones, labiau tinkančius kosminių kelionių kančioms. Teisingai: genetiškai modifikuoti astronautai.

Būkime aiškūs. Niekas nebando kur nors burbuliuojančiame kubile auginti astronauto. Tačiau kai kurios tolimos idėjos kažkada buvo nustumtos į mokslinę fantastiką ir TED pokalbius ( čia ir čia ) neseniai pradėjo įgauti konkrečią formą. Pradėti eksperimentai pakeisti žmogaus ląsteles laboratorijoje. Ar jie gali būti atsparūs radiacijai? Ar juos galima pakeisti, kad jie gamintų savo vitaminus ir aminorūgštis?

Vienas asmuo, žiūrintis į idėją, yra Christopheris Masonas, Weill Cornell Medicine Fiziologijos ir biofizikos katedros narys. 2011 metais Masonas sugalvojo tai, ką pavadino a 500 metų planas kad žmonės būtų išlaisvinti iš Žemės. Jame didelį vaidmenį atlieka genetinė modifikacija. Manau, kad turime tai atsižvelgti į žmones, kuriuos siunčiame į kitas planetas, sako jis. Mes nežinome, ar tai nedidelis poslinkis esamai genų ekspresijai, ar visiškai nauja chromosoma, ar galiausiai visiškas genetinio kodo perrašymas.

Masonas sako, kad liko dešimtmetis ar du darbo, kad išsiaiškintumėte, kokią įtaką jūsų genams turi kelionės į kosmosą ir kuriuos iš jų būtų galima pakeisti, o kuriuos reikėtų įtraukti į netrukdymo sąrašą. Jo laboratorija dalyvauja NASA dvynių tyrime, kurio metu stebimi fiziologiniai astronauto pokyčiai, kurie metams buvo išsiųsti į Tarptautinę kosminę stotį, kol jo brolis dvynys liko Žemėje. Kol kas tai beveik tiek pat, kiek NASA priartėjo prie GM astronautų temos, kuri vis dar nebuvo nagrinėjama jokiame oficialiame agentūros dokumente.

Tačiau Masonas sako, kad jo laboratorija yra pasirengusi žengti pradinį žingsnį. Kosmosas pilnas spindulių ir greitai judančių dalelių, kurios pažeidžia DNR. Taigi jis dirba su radiacijai atspariomis žmogaus ląstelėmis. Jo mokiniai ima ląsteles ir prideda papildomų p53 – geno, dalyvaujančio užkertant kelią vėžiui, žinomo kaip genomo gynėjas, kopijas. Drambliai turi daug papildomų p53 kopijų ir beveik niekada neserga vėžiu, todėl galbūt astronautai taip pat turėtų jas turėti. Masonas teigia neseniai NASA pateikęs pasiūlymą modifikuotas ląsteles išsiųsti į kosminę stotį. Nėra genų inžinerijos astronautų konsorciumo ar dar ko nors, bet galbūt turėtume jį pradėti, sako jis.

Gattaca

Visa tai tapo lengviau galvoti, nes tai padaryti tapo lengviau. 2015 m. paskelbėme straipsnį „Tobulo kūdikio projektavimas“ apie tai, kad genų redagavimas, ypač naudojant CRISPR technologiją, staiga leido lengvai pakeisti žmogaus embriono genus. Pirmą kartą susidūrėme su realia genetiškai modifikuotų žmonių galimybe.

Nuo tada Kinijos ir Europos mokslininkai pradėjo redaguoti embrionus, kad pamatytų, kaip tai veikia. Ar būtų etiška tada iš tikrųjų pagimdyti genų fiksuotą kūdikį? JAV nacionalinė mokslų akademija šiais metais pasakė, kad taip, norint išvengti ligų, galima svarstyti paveldimus genetinius pokyčius, tačiau tik kai kuriais atvejais ir labai griežtai prižiūrint. Organizacija nusprendė, kad tam tikromis retomis aplinkybėmis, kai pora kitaip negalėtų susilaukti sveiko vaiko, būtų priimtina sukurti genetiškai modifikuotą žmogų.

Masonas mano, kad kelionės į kosmosą pasiūlys antrą, labai galingą argumentą genetiškai modifikuoti žmones. Negalite ko nors išsiųsti į kitą planetą genetiškai neapsaugoję jų, jei galite, sako jis. Tai taip pat būtų neetiška.

Tačiau astronautų įtraukimas į mišinį taip pat gali atverti duris tobulėjimui. Kol kas ekspertai yra nusiteikę prieš genų redagavimą, kad vaikas būtų protingesnis arba turintis tobulą regėjimą. Tačiau pripažinkime: NASA jau atrenka žmones pagal tokius kriterijus, tik priima 14 iš 18 300 pretendentų savo naujausiai astronautų klasei. Galbūt matėte filmą Gattaca ? Į Titaną leidžiama keliauti tik supermenams su papildytu genomu, o genetiniai nevykėliai, vadinami negaliojančiais, su pavydu žiūri į viršų kylant raketoms. Kaip ir dauguma geros mokslinės fantastikos, 1997 m. filmas nėra taip toli nuo realybės.

Genetinis pageidavimų sąrašas

Norint galvoti apie išgyvenimą kosmose, pravers terminas iš genetikos mokslo – fitnesas. Tai nereiškia, kad praleidote valandą ant bėgimo takelio Equinox. Genetikoje organizmo tinkamumas yra tai, kaip gerai jis gali klestėti ir daugintis tam tikroje aplinkoje.

Žmogaus tinkamumas kosmose ar Marse yra itin žemas. Tiesiog įsivaizduokite astronautą, įvilktą į kosminį kostiumą su reikiamu kiekiu deguonies, reikiamu azoto kiekiu ir tinkama temperatūra. Šio kostiumo tikslas yra atnešti aplinką, kuriai dėl astronauto genų jis tinkamas.

Kai kurie mokslininkai jau parengė genų, kurie gali padėti, katalogą. Bostono įmonė „Veritas Genetics“ siūlo sekvenuoti bet kurio žmogaus genomą už 999 USD. Ir vienas iš dalykų, kurį „Veritas“ jums suteiks pranešimas ant tavo kosmoso genų. Ar turite konkretų variantą EPAS1 , įprastas tibetiečiams, leidžiantis išsiversti su mažiau deguonies? O kaip dėl natūralios mutacijos, dėl kurios atsiranda didžiuliai, ypač liesi raumenys, o tai gali užkirsti kelią atrofijai? Kitas DNR variantas yra susijęs su gerais problemų sprendimo įgūdžiais ir mažu nerimu. Būtent toks temperamentas leido pasiekti neįtikėtinus Matto Damono išgyvenimo herojus Marsietis .

Būtumėte neįprasti, jei turėtumėte kurią nors iš šių mutacijų. Ir yra milijardai šansų, kad turėsite juos visus. Štai kodėl norėdami juos visus sutalpinti į vieną astronautą – tobulą astronautą – galbūt norėtume juos įtraukti, tikriausiai prieš gimimą, o galbūt naudodami tokią technologiją kaip CRISPR. George'as Churchas, stambiabarzdis Harvardo universiteto genetikos galiūnas ir visapusis futuristas, įkūręs Veritas, platina panašų sąrašą retų apsauginių genų variantų, susijusių su nežemiška aplinka. Pavadinkite tai pageidavimų sąrašu.

Kokius kitus pritaikymus galėtume įdiegti savo astronautų rasėje? Jei paliksite didelius dramblius saloje ir grįšite po 10 000 metų, rasite mažų dramblių krūvą. Jie prisitaikys prie paviršiaus trūkumo ir maisto trūkumo. Šis reiškinys vadinamas salų nykštuku. Po Marso kupolais mažesnis gali būti ir geresnis. Vietos turbūt nėra tiek daug, o kiekviena NASA į Žemės orbitą patenkančių atsargų svaras kainuoja 10 000 USD. Tai reiškia, kad tobulas astronautas tikriausiai yra ne tik dvigubai stipresnis už vidutinį žmogų, bet ir perpus didesnis. (Church, kurio ūgis 6,5 colio, pažymi, kad NASA kartą jam liepė nesivarginti kreiptis, nes jis buvo per aukštas.)

Prototrofiniai žmonės

Panagrinėkime modifikacijas dar toliau, nes kai kurie mokslininkai teigia, kad mums gali prireikti. Jei šįryt valgėte dribsnius, galbūt pažvelgėte į dėžutės šoną, kur parašyta, pavyzdžiui, vitaminas C – 10 % dienos vertės. Pagrindinės maistinės medžiagos ir vitaminai, išvardyti ant dėžutės, taip vadinami, nes žmogaus organizmas negali jų pasigaminti. Vietoj to, mes turime valgyti organizmus, kurie tai daro, pavyzdžiui, augalus, grybus ar bakterijas. Šie organizmai priskiriami prototrofams, tai reiškia, kad jie sintezuoja viską, ko jiems reikia iš minimalių pradinių ingredientų, tokių kaip paprastas cukrus arba kas yra dirvožemyje.

Žinoma, valgyti akmenis būtų gana naudingas įgūdis, jei gyventumėte Marse. Ir ar manote, kad juokauju, jei sakyčiau, kad mokslininkai tai tiria? Aš nejuokauju. 2016 m. Harrisas Wangas iš Kolumbijos universiteto skaitė pranešimą pavadinimu „Prototrofinio žmogaus sintezė dideliame pasaulyje“. nerekordinis susitikimas sintetinių biologų, kuriuos organizavo Church Harvardo medicinos mokykloje. Tai gali būti gana įdomu kelionėms į kosmosą, Wang sakė grupei, jei žmonės galėtų pragyventi iš cukraus vandens.

Nepaisant jo pokalbio pavadinimo, kai telefonu susisiekiau su Wangu, jis norėjo, kad visi žinotų, kad jis iš tikrųjų nesintetina žmonių ar astronautų ir neketina to daryti. Tai dar daug, daug metų, jei kada nors. Nenoriu, kad būtų sakoma, kad kuriu žaliuosius žmones, ir nesiūlau to daryti artimiausiu metu. Tačiau aš siūlau, kad jei norite keliauti tarpgalaktinių kelionių metu, turite išspręsti visiško savarankiškumo problemą, sako jis. Mes pastatome žmones į labai ekstremalias sąlygas, ir iš šios perspektyvos tai atrodo kaip viena ilgalaikio plano idėja.

Wang sako, kad nėra tikras, ar ši koncepcija netgi gali veikti. Jo laboratorijoje mokslininkai bando priversti žmogaus inkstų ląsteles susintetinti devynias aminorūgštis, kurių mūsų organizmas paprastai negamina, pradedant nuo paprasčiausios – metionino, gaminamo pridedant vieną geną. Jei tai pavyks, jis pereis prie triptofano, fenilalanino ir vitaminų D, C ir B. Iš viso prototrofinei žmogaus ląstelei sukurti reikėtų maždaug 250 naujų genų.

Akivaizdu, kad sukurti astronautus, galinčius pasigaminti būtinų maistinių medžiagų, būtų nepaprastai sudėtinga. Tačiau, kad ir kaip būtų sudėtinga, tai gali būti mažiau sudėtinga nei alternatyvos, tokios kaip planetos reljefo formavimas arba erdvės žiedo su atmosfera, augalais ir virš galvos ganomais gyvuliais atnešimas. Wangas man pasakė, kad taip pat būtų įdomu, jei kosmoso keliautojai galėtų atlikti savo fotosintezę, paversdami šviesą maistu. Tačiau bet kuris žmogus, galintis tai padaryti, vargu ar būtų žmogus, pripažįsta jis. Kad pagamintų pakankamai energijos, žmogus turėtų būti plokščias kaip lapas ir maždaug žaidimų aikštelės dydžio.

Gebėjimas pakeisti žmogaus embriono DNR sukėlė pasaulines diskusijas, ar būtų teisinga, ar neteisinga genetiškai modifikuoti žmones čia, Žemėje, siekiant pagerinti jų tinkamumą šiai planetai. Žmonės turi tvirtą požiūrį. Kai kas sako, kad žmonių rūšis nėra laboratorinė žiurkė. Ne eugenikai!! Ne GM žmonėms!! Kiti sako, kad tai gali iš tikrųjų veikti – pažiūrėkime.

Neturiu šio moralinio klausimo sprendimo. Bet aš žinau, kad tikriausiai turėsime į tai atsakyti, kol galėsime išlipti iš planetos.

paslėpti