科學(xué)家設(shè)想：將水熊蟲DNA和人類細(xì)胞結(jié)合

將水熊蟲的DNA和人類細(xì)胞結(jié)合起來，是否可以讓我們更好地定居火星?克里斯·梅森(Chris Mason)是美國紐約威爾康奈爾醫(yī)學(xué)院的遺傳學(xué)家，也是生理學(xué)和生物物理學(xué)助理教授，他的研究方向是太空飛行的遺傳效應(yīng)，以及人類如何克服這些挑戰(zhàn)，將探索領(lǐng)域進(jìn)一步擴展到太陽系。

水熊蟲是目前已知唯一能在太空環(huán)境中存活的動物，它們的DNA或許能為人類的火星之旅提供幫助。他說，在未來的火星任務(wù)中，保護(hù)宇航員的方法之一——或許是最奇怪的方法——可能是利用緩步動物(俗稱水熊蟲)的DNA。這種微小的動物能在最極端的條件下生存，甚至在真空的太空中也能存活!

為了研究雙胞胎宇航員馬克·凱利(Mark Kelly)和斯科特·凱利(Scott Kelly)，美國國家航空航天局(NASA)選定了10個研究小組，克里斯·梅森領(lǐng)導(dǎo)的研究小組便是其中之一。在2015年發(fā)射升空后，斯科特·凱利在國際空間站生活了將近一年，而他的孿生兄弟馬克·凱利則留在了地球上。

通過比較凱利兄弟在這段時間內(nèi)對不同環(huán)境的生物學(xué)反應(yīng)，科學(xué)家希望更深入了解長期任務(wù)對人體的影響。梅森與其他數(shù)十位致力于評估太空飛行遺傳效應(yīng)的研究人員合作，發(fā)現(xiàn)了大量數(shù)據(jù)。截至目前，這些數(shù)據(jù)已經(jīng)揭示了許多關(guān)于太空如何影響人體的新發(fā)現(xiàn)。

這項工作目前仍在進(jìn)行中，研究人員希望進(jìn)一步的分析能為未來宇航員在長期任務(wù)中保持健康提供參考。10月29日，克里斯·梅森在紐約舉行的第8屆人類遺傳學(xué)會議上討論了這項研究的部分結(jié)果。

除了梅森在會議上討論的研究結(jié)果之外，研究人員還在撰寫另外7篇論文，對雙胞胎研究的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合。不過，他們?nèi)匀幌Ｍ軌颢@得更大樣本的新數(shù)據(jù)。“我們想做一些類似的縱向研究，對象是地球上的人和太空里的人，”梅森說道。

減輕影響

克里斯·梅森表示，具體而言，這些工作主要是研究某些基因在太空飛行的不同階段(包括返回地球時劇烈沖擊的階段)如何表達(dá)，從而為未來減少太空飛行的危險提供幫助。

例如，如果進(jìn)一步的研究能證實重返地球?qū)θ梭w有害，科學(xué)家就需要尋找防止這些有害影響的方法。但是，由于目前的數(shù)據(jù)還很少(雙胞胎研究只涉及兩個人)，科學(xué)家還沒有做好準(zhǔn)備，無法開出任何具體的治療或預(yù)防藥物來改變?nèi)祟悓μ诊w行的基因反應(yīng)。“我認(rèn)為我們采用的是科學(xué)上通常的做法……我們確實看到了一些有趣的現(xiàn)象，可以先在小鼠身上進(jìn)行試驗，”梅森說道。

梅森指出，研究人員甚至可能會發(fā)現(xiàn)，并沒有必要開出任何處方來改變在斯科特·凱利等宇航員身上看到的效應(yīng)。他說：“有些變化雖然很劇烈，但也許就是身體需要做出的反應(yīng)。”

未來宇航員和水熊蟲DNA

未來的宇航員可能會利用處方藥物或其他手段，幫助他們減輕在這項研究中所發(fā)現(xiàn)的影響。不過，也有科學(xué)家在研究基因編輯等工具，希望通過這種新技術(shù)使人類有能力前往更遠(yuǎn)的太空旅行，甚至到火星等星球定居。

太空旅行面臨的主要健康問題之一是輻射暴露。如果科學(xué)家能找到一種幫助人體細(xì)胞抵御輻射影響的方法，那宇航員就能在太空中更健康地生活更長時間。梅森指出，在理論上，這種技術(shù)也可以用來減少癌癥治療過程中輻射對健康細(xì)胞的影響。

然而，修改人類基因的研究還存在一定爭議。梅森強調(diào)，在這類研究成果應(yīng)用于人類之前，可能還需要數(shù)十年的時間才能實現(xiàn)。“我沒有任何在未來十到二十年里對宇航員進(jìn)行生物改造的計劃，”梅森說，“如果在未來20年內(nèi)，我們能有純粹的發(fā)現(xiàn)，能更好地描繪我們認(rèn)為已知的東西，驗證其功能，那么也許20年后，我們可以說人類在火星上能更好地生存。”

那么，通過基因工程讓一個人更好地在太空或其他星球上生存，這意味著什么?又有哪些可能的方法呢?梅森解釋道，科學(xué)家改造未來宇航員的方法之一是通過表觀遺傳工程，這通常意味著他們將“開啟或關(guān)閉”某些特定基因的表達(dá)，或者還有更奇怪的方法。

研究人員正在探索如何將其他物種(如水熊蟲)的DNA與人類細(xì)胞結(jié)合起來，使宇航員更能抵抗太空飛行的有害影響，比如輻射。2016年的一篇論文探討了這一瘋狂的想法。梅森和他的團隊打算在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究，嘗試通過使用恢復(fù)力極強的水熊蟲的DNA，研究保護(hù)宇航員免受太空飛行有害影響的方法。

梅森表示，為太空旅行而進(jìn)行基因編輯可能將成為人類生理自然變化的一部分，這種變化或許會發(fā)生在人類在火星上生活數(shù)年之后。“重點不在于我們是否演化，而在于演化的時機，”他補充道。

隨著人類的活動范圍擴張到地球之外，人體將不可避免地發(fā)生變化。梅森認(rèn)為，有一種方法可以負(fù)責(zé)任地進(jìn)行這項科學(xué)研究。“就自由意志而言，你是在設(shè)計一個將獲得更多機會的未來人類，假設(shè)我們沒有剝奪任何機會，”他說，“在某種程度上，如果我們決定證明人類在地球以外生活的能力，同時又剝奪了他們在地球上生活的能力的話，我認(rèn)為是不公平的。”

換句話說，如果基因工程能使人類更安全地居住在火星上，而不影響他們在地球上的生活，那這樣的基因工程可能就是合乎倫理的。水熊蟲是目前已知唯一能在太空環(huán)境中存活的動物，它們的DNA或許能為這項研究提供基礎(chǔ)材料。

關(guān)鍵詞： 火星 定居