Hoe Kunnen Mensen Evolueren Om Te Overleven In De Ruimte

Als we hopen om ooit de Aarde te verlaten en het heelal te verkennen, zullen onze lichamen een stuk beter moeten zijn om de barre omstandigheden van de ruimte te overleven. Door middel van synthetische biologie hoopt Lisa Nip om de speciale krachten van microben op Aarde te benutten - zoals de mogelijkheid om straling te weerstaan - om de mens meer geschikt te maken voor het verkennen van de ruimte. "We naderen een tijd waarin we kunnen beslissen over ons eigen genetische lot", zegt Nip. "Het versterken van het menselijk lichaam met nieuwe vaardigheden is niet langer een kwestie van hoe, maar van wanneer."

"Ook op aarde zelf zijn er weinig gebieden die voor de mens gastvrij zijn, maar we hebben het overleefd. Toen de huizen en de broodwinning van onze primitieve voorouders gevaar liepen, durfden ze op weg te gaan naar onbekende gebieden, op zoek naar betere kansen. Als afstammelingen van deze ontdekkingsreizigers stroomt hun nomadenbloed door onze aderen. Maar tegelijkertijd lijkt het alsof wij, door onze brood en spelen en verwikkeld in oorlogen met elkaar, dat verlangen om te ontdekken zijn kwijtgeraakt. Wij zijn als soort uniek geëvolueerd voor de Aarde, op de Aarde en door de Aarde, en zo tevreden zijn we met onze leefomstandigheden dat we zelfgenoegzaam zijn geworden en gewoon te druk bezig om op te merken dat haar middelen eindig zijn en dat ook het leven van onze zon eindig is. Terwijl Mars en alle films erover een nieuwe impuls gaven aan de ruimtevaart, lijken weinigen van ons echt te beseffen dat onze soort te fragiel is en jammerlijk ongeschikt voor reizen van lange duur in de ruimte. Laten we een uitstap naar jullie lokale bos maken voor een snelle realiteitstest. Even de hand opsteken: hoeveel hier denken dat ze in staat zijn om in deze weelderige wildernis een paar dagen te overleven? Nou, dat zijn er veel. Wat dacht je van een paar weken? Dat is nog een hoop. Wat dacht je van een paar maanden? Dat is ook behoorlijk goed. Laat ons nu veronderstellen dat er in dit lokale bos een eeuwige winter heerst. Dezelfde vragen: hoeveel denken in staat te zijn om er een paar dagen te overleven? Dat is heel veel. Wat dacht je van een paar weken? Om het nog leuker te maken, veronderstel dat het enige beschikbare water bevroren is en kilometers onder de oppervlakte zit. Voedingsstoffen in de bodem zijn zo minimaal dat er geen vegetatie is en er is nauwelijks een noemenswaardige atmosfeer. Dat zijn slechts een paar voorbeelden van de vele uitdagingen die ons te wachten staan op een planeet als Mars. Hoe kunnen we onszelf harden voor bestemmingen zo ver verwijderd van een tropische vakantie? Zullen we voortdurend voorraad vanaf de Aarde moeten opsturen? Een ruimtelift bouwen of onmogelijk lange transportlijnen die die planeet met de onze verbinden? En hoe kunnen we er Aards voedsel kweken? Maar ik loop te ver vooruit. Om een nieuw thuis te vinden onder een nieuwe zon zullen we waarschijnlijk veel tijd moeten besteden aan de reis in de ruimte zelf, op een schip, een hermetische vliegende doos, eventueel vele generaties lang. De langste ononderbroken tijd die een mens doorbracht in de ruimte is 12 tot 14 maanden. Uit ervaringen van astronauten in de ruimte weten we dat tijd doorbrengen in een omgeving met microzwaartekracht botverlies, spieratrofie en cardiovasculaire problemen inhoudt. En dat naast vele andere complicaties die uiteenlopen van het fysiologische tot het psychologische. En wat te denken over macrozwaartekracht, of andere veranderingen in de zwaartekracht van de planeet waarop we gaan terechtkomen? Kortom, onze kosmische reizen zijn vol gevaren, zowel bekende als onbekende. Tot nu toe hebben we gekeken naar nieuwe mechanische technologieën of die geweldige nieuwe generatie robots om veilig de ruimte te verkennen. Prachtig als ze zijn, denk ik dat de tijd is gekomen om deze omvangrijke elektronische reuzen aan te vullen met wat de natuur al heeft bedacht: de microbe, een eencellig organisme dat zelf een zelf-genererende, zelf-herstellende, levende machine is. Ze behoeft relatief weinig onderhoud, biedt veel flexibiliteit in het ontwerp en kan worden meegevoerd in een plastic buisje. Het type wetenschap dat ons in staat stelt haar mogelijkheden te gebruiken, heet synthetische biologie. Ze komt voort uit de moleculaire biologie, die ons antibiotica en vaccins heeft gegeven en betere manieren om de fysiologische nuances van het menselijk lichaam te observeren. Met de synthetische biologie kunnen we nu de genen van bijna elk organisme bewerken, microscopisch of niet, met een ongelooflijke snelheid en betrouwbaarheid. Gezien de beperkingen van onze kunstmatige machines zal de synthetische biologie niet alleen ons voedsel, onze brandstof en onze omgeving kunnen bewerken, maar ook onszelf, om te compenseren voor onze fysieke tekortkomingen en om ons overleven in de ruimte veilig te stellen. Om jullie een voorbeeld te geven van hoe we synthetische biologie bij de verkenning van de ruimte kunnen gebruiken, kijken we opnieuw naar het Marsmilieu. De samenstelling van Marsbodem lijkt op Hawaïaanse vulkanische as met sporen van organisch materiaal. Stel nu, hypothetisch: wat als de bodem van Mars plantengroei zou kunnen ondersteunen zonder gebruik te maken van Aardse voedingsstoffen? Maar hoe kunnen we onze planten koudetolerant maken? Omdat de gemiddelde temperatuur op Mars een zeer ongezellige -60 °C is. En hoe maken we onze planten droogtetolerant? Aangezien het meeste water dat zich er vormt als rijp sneller verdampt dan dat ik ‘verdampen’ kan zeggen. Het blijkt dat we dit soort dingen al hebben gedaan. Door genen voor antivrieseiwit te lenen van vissen en genen voor droogtetolerantie van andere planten zoals rijst en ze in te voegen in de planten die ze nodig hebben, hebben we nu planten die tegen de meeste droogte en vrieskou kunnen. Ze zijn op Aarde bekend als ggo's, of genetisch gemodificeerde organismen, en we vertrouwen op hen om alle monden van de menselijke beschaving te voeden. De natuur doet dergelijke dingen al, zonder onze hulp. We hebben gewoon nauwkeuriger manieren gevonden om het te doen. Waarom willen we nu de genetische samenstelling van planten veranderen voor de ruimte? Het niet doen zou betekenen dat we op een geheel nieuwe planeet eindeloze hectaren grond moeten aanpassen door het inbrengen van enorme hoeveelheden atmosferische gassen en er vervolgens een gigantische glazen koepel overheen moeten bouwen. Dat is een onrealistische technische onderneming en het zou al snel neerkomen op superduur vrachtvervoer. Een van de beste manieren om te zorgen voor onze voedselvoorziening en lucht is organismen meenemen die zijn ontworpen voor die nieuwe en veeleisende omgevingen. Die gemanipuleerde organismen moeten de planeet dan 'terravormen', zowel op de korte als de lange termijn. Deze organismen kunnen dan ook medicijnen of brandstof maken. Dus we kunnen synthetische biologie gebruiken om sterk gemanipuleerde planten mee te nemen, maar wat kunnen we nog meer doen? Ik zei al eerder dat we als soort specifiek voor planeet Aarde ontwikkeld zijn. Dit feit is niet veel veranderd in die laatste vijf minuten, terwijl jullie hier zaten en ik daar stond. Als iemand van ons nu op Mars werd gedumpt, zelfs met voldoende voedsel, water, lucht en een pak, zouden we waarschijnlijk onaangename gezondheidsproblemen ondervinden door de ioniserende straling die het oppervlak bombardeert van planeten als Mars, die weinig of geen atmosfeer hebben. Tenzij we van plan zijn om ondergronds te blijven voor de duur van ons verblijf op elke nieuwe planeet, moeten we betere manieren vinden om onszelf te beschermen zonder nu direct een harnas te moeten dragen dat ongeveer even zwaar is als je eigen lichaam, of te moeten schuilen achter een loden muur. Laten we dus de natuur als inspiratiebron nemen. Tussen de overvloed van leven hier op aarde is er een groep organismen bekend als extremofielen, of liefhebbers van extreme leefomstandigheden -- misschien ken je ze nog wel uit de biologieles. Een van deze organismen is de bacterie Deinococcus radiodurans. Ze kan tegen koude, dehydratie, vacuüm, zuur en vooral straling. De mechanismen voor stralingstolerantie zijn bekend. We moeten alleen nog de relevante genen aanpassen bij zoogdieren. Dat is niet eenvoudig. Vele facetten spelen een rol bij stralingstolerantie. Het is niet alleen maar het overdragen van een gen. Maar met een beetje menselijk vernuft en een beetje tijd, denk ik dat het niet uitzonderlijk moeilijk is. Al zouden we maar een fractie kunnen lenen van haar stralingstolerantievermogen, zou dat oneindig veel beter zijn dan wat we al hebben, de melanine in onze huid. Met de instrumenten van de synthetische biologie kunnen we het vermogen van Deinococcus radiodurans benutten om te gedijen onder normaal gesproken dodelijke stralingsvoorwaarden. Hoe moeilijk het ook te zien is: homo sapiens, de mens, evolueert elke dag en blijft nog steeds evolueren. Duizenden jaren van menselijke evolutie hebben niet alleen mensen als Tibetanen voortgebracht, die kunnen gedijen in zuurstofarme omstandigheden, maar ook Argentijnen, die arseen kunnen innemen en metaboliseren, het chemische element dat de meeste mensen doodt. Elke dag evolueert het menselijk lichaam door toevallige mutaties die sommige mensen in staat stellen om te overleven in moeilijke situaties. Maar, en dat is een grote maar, een dergelijke evolutie vereist twee dingen die we niet altijd hebben of ons kunnen veroorloven, en dat zijn: dood en tijd. In de strijd van onze soort voor een plaats in het universum hebben we niet altijd de tijd die nodig is voor de natuurlijke evolutie van de extra functies om te kunnen overleven op andere planeten. We leven in wat E.O. Wilson de tijd van de gen-ontduiking heeft genoemd, waarin we onze genetische afwijkingen als mucoviscidose of spierdystrofie verhelpen met tijdelijke externe supplementen. Maar met elke dag die voorbijgaat, komt de tijd van vrijwillige evolutie naderbij, een tijd waarin we als soort de mogelijkheid zullen hebben om te kiezen voor onze eigen genetische bestemming. Het voorzien van het menselijk lichaam van nieuwe vaardigheden is niet langer een kwestie van hoe, maar van wanneer. Met behulp van synthetische biologie de genetische samenstelling van levende organismen veranderen, vooral dan die van onszelf, is niet zonder morele en ethische dilemma's. Zal onszelf manipuleren ons minder mens maken? Maar ja, wat is de mensheid anders dan bewust geworden sterrenstof? Waar moet het menselijk genie zichzelf op richten? Het is toch een beetje zonde om achterover te leunen en het zijn gang laten gaan. Hoe kunnen we gebruik maken van onze kennis om onszelf te beschermen tegen de gevaren van buitenaf en ook om onszelf te beschermen tegen onszelf? Ik stel deze vragen niet om angst voor de wetenschap op te wekken, maar toon de vele mogelijkheden die de wetenschap al heeft geboden en blijft bieden. We moeten dat als mensen samen bespreken en de oplossingen omarmen, niet alleen met voorzichtigheid, maar ook met moed. Mars is één bestemming, maar het zal niet onze laatste zijn. Onze ware buitengrens is de lijn die we moeten oversteken om te beslissen wat we kunnen en moeten maken van de onwaarschijnlijke intelligentie van onze soort. De ruimte is koud, wreed en meedogenloos. Ons pad naar de sterren zal vol hindernissen zijn. We moeten niet alleen uitzoeken wie we zijn, maar ook waar we naartoe willen. De antwoorden zullen liggen in onze keuze voor of tegen de technologie die we hebben opgedaan uit het leven zelf. Ze zullen ons definiëren voor de rest van onze tijd in dit universum. Dank u." (Applaus)

 

Bron: TED.com