wszechświat
Autor: Cameron M. Smith | dodano: 2013-01-20
Kosmiczne migracje

O tym, jak przyszłe pokolenia zaczną migrować z naszej macierzystej Ziemi na inne planety i jeszcze dalej – i jak to odbije się na nas wszystkich, jako gatunku

Gdy w 2011 roku wahadłowiec Atlantis zakończył swoją ostatnią misję, nie oznaczało to wcale, jak się niektórzy obawiali, kresu ery załogowych lotów kosmicznych. Raczej, podobnie jak zagłada dinozaurów stworzyła dogodne warunki dla rozwoju pierwszych ssaków, tak rezygnacja z programu wahadłowców zwiększyła możliwości w dziedzinie kosmicznej ekspansji. Pod wodzą ambitnych prywatnych firm wkraczamy w początkowe stadium migracji naszego gatunku poza Ziemię i przystosowania się do życia w zupełnie odmiennych światach. Mars jest celem dla Elona Muska, człowieka, który zbił fortunę na serwisie PayPal, polarników Toma i Tiny Sjögrenów, którzy przygotowują prywatną wyprawę na Czerwoną Planetę, oraz finansowanego ze źródeł prywatnych europejskiego projektu MarsOne, w ramach którego do 2023 roku przewiduje się założenie marsjańskiej kolonii. Kolonizacja kosmosu już się zaczyna.

Sama technika nie wystarczy. Jeśli realizacja planów ma się rzeczywiście udać, równie skrupulatnie jak problemy techniczne trzeba rozważyć aspekty biologiczne i kulturowe. Kolonizacja to nie same rakiety i roboty – lecz także ludzie, rodziny, społeczności i ich zwyczaje. Musimy zacząć tworzyć antropologię kolonizacji kosmosu, by zmierzyć się z bezładną, dynamiczną i niejednokrotnie niewygodną sferą adaptacji biokulturowej człowieka. Planując to przedsięwzięcie, musimy też pamiętać o rzeczy podstawowej – że wszystkie żywe organizmy z czasem ewoluują.

Obecnie rozważania o kosmicznej ekspansji ludzkości koncentrują się wokół trzech koncepcji. Pierwsza to kolonizacja Marsa. Propagowane przez rzutkiego inżyniera aerokosmicznego i prezesa Mars Society Roberta Zubrina kolonie marsjańskie mają być samowystarczalne i na miejscu pozyskiwać wodę i tlen oraz materiały budowlane. Druga koncepcja, spopularyzowana przez fizyka Gerarda K. O’Neilla w latach 70., to unoszące się w przestrzeni olbrzymie kompleksy mieszkalne zbudowane z metalu pozyskanego z Księżyca lub planetoid. Zamieszkałe przez tysiące ludzi kolonie rotowałyby, imitując w ten sposób przyciąganie ziemskie (jak to zostało pięknie pokazane w filmie 2001: Odyseja kosmiczna z 1968 roku) i okrążały Ziemię bądź unosiły się nieruchomo w jednym z tzw. punktów Lagrange’a. Trzecia idea to koncepcja Kosmicznej Arki, olbrzymiego statku kosmicznego, który zabrałby tysiące kolonizatorów w przewidzianą na wiele pokoleń podróż w jedną stronę ku gwiazdom.

Każdy z tych pomysłów ma swoje plusy i minusy, ale sądzę, biorąc pod uwagę możliwości techniczne, że wszystkie prędzej czy później zostaną zrealizowane. Nie należy jednak utożsamiać kolonizacji kosmosu z jego podbojem. Wszechświat jest niewyobrażalnie rozległy – tak było i tak zawsze będzie. Gdy zaczniemy go zaludniać, zmieni się nie on, ale my.

Pionierzy

Jacy będą kosmiczni kolonizatorzy? Na pewno nie tacy jak w filmie Pierwszy krok w kosmos – pora zapomnieć o doborze załóg poprzez diabelnie trudne, niekiedy wręcz zabawne testy, i o wizerunku kosmicznych herosów. Kolonizatorzy przyszłości to rodziny i społeczności, ludzie, którzy nie wyruszą w kosmos, by wypełnić misję, ale by spędzić tam resztę życia. Choć osób pokroju kapitana Picarda ze Star Treka też będzie potrzeba, większość pierwszych kolonizatorów stanowić będą zapewne rolnicy i pracownicy budowlani. Na pewno jednak pionierzy będą musieli być genetycznie zdrowi. W niewielkiej zamkniętej populacji nosiciele chorób genetycznych stanowiliby znacznie większe zagrożenie niż w liczonej w miliardach populacji mieszkańców Ziemi. Biologiczna przyszłość kolonii przemierzającej kosmos w Kosmicznej Arce jest silnie zależna od wyposażenia genetycznego jej członków-założycieli – gdyby którykolwiek z podróżników miał geny jakiejś dziedzicznej choroby, szybko rozprzestrzeniłaby się ona wśród pozostałych.

Znamy już setki genów powodujących przeróżne schorzenia – od nowotworów po głuchotę (niedawno badacze ogłosili, że są w stanie wykryć ponad 3500 takich niekorzystnych cech genetycznych w ludzkich zarodkach). Zdawałoby się, że sprawa jest oczywista – jeśli jesteś nosicielem określonych genów, nie ruszasz się poza Ziemię – ale nie jest to aż tak proste. Wiele chorób ma charakter poligeniczny – to znaczy, że jest wynikiem złożonego oddziaływania pomiędzy miriadami genów. A ponadto, jeśli nawet ktoś nosi w sobie gen czy geny odpowiadające za określoną chorobę, dopiero czynniki środowiskowe, z jakimi będzie miał do czynienia w ciągu życia, mogą zdecydować o tym, czy okażą się one szkodliwe.

Na przykład, ludzki gen ATRX uczestniczy w regulacji procesów związanych z zaopatrywaniem tkanek w tlen, lecz jego aktywność może zmieniać charakter pod wpływem czynników tak różnych, jak sposób odżywiania czy stan psychiczny. Jeśli dojdzie do znaczącej modyfikacji funkcji ATRX, upośledzony zostanie transport tlenu, co prowadzi do zawałów, zaburzeń umysłowych i zahamowania wzrostu. Nie można zatem po prostu wykluczyć ludzi mających ATRX – bo mają go wszyscy. U niektórych jednak, pod wpływem słabo rozpoznanych czynników środowiskowych, ATRX zaczyna szwankować. Ale czy słuszne byłoby odrzucenie kandydata na kosmicznego kolonizatora ze względu na coś, co jedynie może, lecz nie musi, się wydarzyć?

Sprawę komplikuje dodatkowo konieczność zapewnienia odpowiednio dużego zróżnicowania puli genów. Gdyby wszyscy byli identyczni pod względem genetycznym, pojedynczy przypadek jakiejś choroby zakaźnej zagroziłby wymarciem całej populacji (to niweczy ideę stworzenia metodami inżynierii genetycznej superrasy kosmicznych podróżników, jak to przedstawiono w filmie Gattaca – Szok przyszłości z 1997 roku).

Niezależnie od doboru jej członków, pojawia się pytanie, jak liczna powinna być społeczność kolonizatorów. Kolonia marsjańska mogłaby się rozrastać i zasiedlać nowe terytoria, lecz liczba pasażerów Kosmicznej Arki byłaby stosunkowo niewielka i endogamia stanowiłaby w niej poważny problem. Na przykład, przeprowadzone w 1999 roku badania wykazały, że w zamkniętych populacjach Amiszów, Indian, potomków szwedzkich imigrantów czy Mormonów ze stanu Utah, wskaźnik śmiertelności niemowląt był mniej więcej dwukrotnie wyższy, gdy rodzice byli bliskimi kuzynami, niż jeśli nie byli ze sobą spokrewnieni.

Aby uniknąć tego problemu, trzeba określić minimalną wielkość populacji konieczną do utrzymania zdrowej puli genowej. Dokładna liczba pozostaje przedmiotem dyskusji, choć kilku antropologów wysunęło ostatnio tezę, że powinno ona wynieść około 500. Ponieważ małe populacje są zawsze bardziej narażone na zagładę, sugerowałbym na początek populację co najmniej czterokrotnie większą od minimalnej – 2000, czyli mniej więcej połowę pełnej załogi lotniskowca – w statku kosmicznym zapewniającym możliwość jej dalszego wzrostu. Klucz do przetrwania społeczności ludzkiej z dala od Ziemi będzie w istocie tkwił w jej liczebności (nawet w przypadku podróży międzygwiezdnych ostatecznym celem będzie dotarcie do innego układu słonecznego i osiedlenie się na jego planetach, gdzie będą warunki do nieskrępowanego rozwoju).

Trzeba będzie również starannie dobrać strukturę demograficzną – rozkład wieku i płci – przyszłych kolonizatorów. Symulacje przeprowadzone przez mojego współpracownika Williama Gardnera‑O’Kearneya pokazują, że w perspektywie kilku stuleci populacje o określonym stosunku ludzi młodych i starych oraz mężczyzn i kobiet, lepiej rokują od innych.

Pierwsi kolonizatorzy zatem powinni być dostatecznie zdrowi w wymiarze jednostkowym i zróżnicowani w wymiarze kolektywnym, by kolejne pokolenia dysponowały genami, które mogą się okazać przydatne w dostosowaniu się do nowego środowiska. Nie jesteśmy jednak w stanie zapanować nad wszystkim. W pewnym momencie po prostu trzeba będzie zdać się na genetyczny los szczęścia – co zresztą robimy za każdym razem, gdy decydujemy się na dzieci tu na Ziemi – i wyruszyć z naszej ziemskiej kolebki w nieznane.

Więcej w miesięczniku „Świat Nauki" nr 02/2013 »
Drukuj »
Ten artykuł nie został jeszcze skomentowany.
Aktualne numery
11/2017
10/2017 - specjalny
Kalendarium
Listopad
17
W 1833 r. urodził się Lucjan Rydel, polski lekarz, okulista, profesor i rektor Uniwersytetu Jagiellońskiego.
Warto przeczytać
Czy znasz powiedzenie że matematykowi do pracy wystarczy kartka, ołówek i kosz na śmieci? To nieprawda! Pasjonującą, efektowną i praktyczną matematykę poznaje się dopiero w laboratorium.

Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

Autor: Cameron M. Smith | dodano: 2013-01-20
Kosmiczne migracje

O tym, jak przyszłe pokolenia zaczną migrować z naszej macierzystej Ziemi na inne planety i jeszcze dalej – i jak to odbije się na nas wszystkich, jako gatunku

Gdy w 2011 roku wahadłowiec Atlantis zakończył swoją ostatnią misję, nie oznaczało to wcale, jak się niektórzy obawiali, kresu ery załogowych lotów kosmicznych. Raczej, podobnie jak zagłada dinozaurów stworzyła dogodne warunki dla rozwoju pierwszych ssaków, tak rezygnacja z programu wahadłowców zwiększyła możliwości w dziedzinie kosmicznej ekspansji. Pod wodzą ambitnych prywatnych firm wkraczamy w początkowe stadium migracji naszego gatunku poza Ziemię i przystosowania się do życia w zupełnie odmiennych światach. Mars jest celem dla Elona Muska, człowieka, który zbił fortunę na serwisie PayPal, polarników Toma i Tiny Sjögrenów, którzy przygotowują prywatną wyprawę na Czerwoną Planetę, oraz finansowanego ze źródeł prywatnych europejskiego projektu MarsOne, w ramach którego do 2023 roku przewiduje się założenie marsjańskiej kolonii. Kolonizacja kosmosu już się zaczyna.

Sama technika nie wystarczy. Jeśli realizacja planów ma się rzeczywiście udać, równie skrupulatnie jak problemy techniczne trzeba rozważyć aspekty biologiczne i kulturowe. Kolonizacja to nie same rakiety i roboty – lecz także ludzie, rodziny, społeczności i ich zwyczaje. Musimy zacząć tworzyć antropologię kolonizacji kosmosu, by zmierzyć się z bezładną, dynamiczną i niejednokrotnie niewygodną sferą adaptacji biokulturowej człowieka. Planując to przedsięwzięcie, musimy też pamiętać o rzeczy podstawowej – że wszystkie żywe organizmy z czasem ewoluują.

Obecnie rozważania o kosmicznej ekspansji ludzkości koncentrują się wokół trzech koncepcji. Pierwsza to kolonizacja Marsa. Propagowane przez rzutkiego inżyniera aerokosmicznego i prezesa Mars Society Roberta Zubrina kolonie marsjańskie mają być samowystarczalne i na miejscu pozyskiwać wodę i tlen oraz materiały budowlane. Druga koncepcja, spopularyzowana przez fizyka Gerarda K. O’Neilla w latach 70., to unoszące się w przestrzeni olbrzymie kompleksy mieszkalne zbudowane z metalu pozyskanego z Księżyca lub planetoid. Zamieszkałe przez tysiące ludzi kolonie rotowałyby, imitując w ten sposób przyciąganie ziemskie (jak to zostało pięknie pokazane w filmie 2001: Odyseja kosmiczna z 1968 roku) i okrążały Ziemię bądź unosiły się nieruchomo w jednym z tzw. punktów Lagrange’a. Trzecia idea to koncepcja Kosmicznej Arki, olbrzymiego statku kosmicznego, który zabrałby tysiące kolonizatorów w przewidzianą na wiele pokoleń podróż w jedną stronę ku gwiazdom.

Każdy z tych pomysłów ma swoje plusy i minusy, ale sądzę, biorąc pod uwagę możliwości techniczne, że wszystkie prędzej czy później zostaną zrealizowane. Nie należy jednak utożsamiać kolonizacji kosmosu z jego podbojem. Wszechświat jest niewyobrażalnie rozległy – tak było i tak zawsze będzie. Gdy zaczniemy go zaludniać, zmieni się nie on, ale my.

Pionierzy

Jacy będą kosmiczni kolonizatorzy? Na pewno nie tacy jak w filmie Pierwszy krok w kosmos – pora zapomnieć o doborze załóg poprzez diabelnie trudne, niekiedy wręcz zabawne testy, i o wizerunku kosmicznych herosów. Kolonizatorzy przyszłości to rodziny i społeczności, ludzie, którzy nie wyruszą w kosmos, by wypełnić misję, ale by spędzić tam resztę życia. Choć osób pokroju kapitana Picarda ze Star Treka też będzie potrzeba, większość pierwszych kolonizatorów stanowić będą zapewne rolnicy i pracownicy budowlani. Na pewno jednak pionierzy będą musieli być genetycznie zdrowi. W niewielkiej zamkniętej populacji nosiciele chorób genetycznych stanowiliby znacznie większe zagrożenie niż w liczonej w miliardach populacji mieszkańców Ziemi. Biologiczna przyszłość kolonii przemierzającej kosmos w Kosmicznej Arce jest silnie zależna od wyposażenia genetycznego jej członków-założycieli – gdyby którykolwiek z podróżników miał geny jakiejś dziedzicznej choroby, szybko rozprzestrzeniłaby się ona wśród pozostałych.

Znamy już setki genów powodujących przeróżne schorzenia – od nowotworów po głuchotę (niedawno badacze ogłosili, że są w stanie wykryć ponad 3500 takich niekorzystnych cech genetycznych w ludzkich zarodkach). Zdawałoby się, że sprawa jest oczywista – jeśli jesteś nosicielem określonych genów, nie ruszasz się poza Ziemię – ale nie jest to aż tak proste. Wiele chorób ma charakter poligeniczny – to znaczy, że jest wynikiem złożonego oddziaływania pomiędzy miriadami genów. A ponadto, jeśli nawet ktoś nosi w sobie gen czy geny odpowiadające za określoną chorobę, dopiero czynniki środowiskowe, z jakimi będzie miał do czynienia w ciągu życia, mogą zdecydować o tym, czy okażą się one szkodliwe.

Na przykład, ludzki gen ATRX uczestniczy w regulacji procesów związanych z zaopatrywaniem tkanek w tlen, lecz jego aktywność może zmieniać charakter pod wpływem czynników tak różnych, jak sposób odżywiania czy stan psychiczny. Jeśli dojdzie do znaczącej modyfikacji funkcji ATRX, upośledzony zostanie transport tlenu, co prowadzi do zawałów, zaburzeń umysłowych i zahamowania wzrostu. Nie można zatem po prostu wykluczyć ludzi mających ATRX – bo mają go wszyscy. U niektórych jednak, pod wpływem słabo rozpoznanych czynników środowiskowych, ATRX zaczyna szwankować. Ale czy słuszne byłoby odrzucenie kandydata na kosmicznego kolonizatora ze względu na coś, co jedynie może, lecz nie musi, się wydarzyć?

Sprawę komplikuje dodatkowo konieczność zapewnienia odpowiednio dużego zróżnicowania puli genów. Gdyby wszyscy byli identyczni pod względem genetycznym, pojedynczy przypadek jakiejś choroby zakaźnej zagroziłby wymarciem całej populacji (to niweczy ideę stworzenia metodami inżynierii genetycznej superrasy kosmicznych podróżników, jak to przedstawiono w filmie Gattaca – Szok przyszłości z 1997 roku).

Niezależnie od doboru jej członków, pojawia się pytanie, jak liczna powinna być społeczność kolonizatorów. Kolonia marsjańska mogłaby się rozrastać i zasiedlać nowe terytoria, lecz liczba pasażerów Kosmicznej Arki byłaby stosunkowo niewielka i endogamia stanowiłaby w niej poważny problem. Na przykład, przeprowadzone w 1999 roku badania wykazały, że w zamkniętych populacjach Amiszów, Indian, potomków szwedzkich imigrantów czy Mormonów ze stanu Utah, wskaźnik śmiertelności niemowląt był mniej więcej dwukrotnie wyższy, gdy rodzice byli bliskimi kuzynami, niż jeśli nie byli ze sobą spokrewnieni.

Aby uniknąć tego problemu, trzeba określić minimalną wielkość populacji konieczną do utrzymania zdrowej puli genowej. Dokładna liczba pozostaje przedmiotem dyskusji, choć kilku antropologów wysunęło ostatnio tezę, że powinno ona wynieść około 500. Ponieważ małe populacje są zawsze bardziej narażone na zagładę, sugerowałbym na początek populację co najmniej czterokrotnie większą od minimalnej – 2000, czyli mniej więcej połowę pełnej załogi lotniskowca – w statku kosmicznym zapewniającym możliwość jej dalszego wzrostu. Klucz do przetrwania społeczności ludzkiej z dala od Ziemi będzie w istocie tkwił w jej liczebności (nawet w przypadku podróży międzygwiezdnych ostatecznym celem będzie dotarcie do innego układu słonecznego i osiedlenie się na jego planetach, gdzie będą warunki do nieskrępowanego rozwoju).

Trzeba będzie również starannie dobrać strukturę demograficzną – rozkład wieku i płci – przyszłych kolonizatorów. Symulacje przeprowadzone przez mojego współpracownika Williama Gardnera‑O’Kearneya pokazują, że w perspektywie kilku stuleci populacje o określonym stosunku ludzi młodych i starych oraz mężczyzn i kobiet, lepiej rokują od innych.

Pierwsi kolonizatorzy zatem powinni być dostatecznie zdrowi w wymiarze jednostkowym i zróżnicowani w wymiarze kolektywnym, by kolejne pokolenia dysponowały genami, które mogą się okazać przydatne w dostosowaniu się do nowego środowiska. Nie jesteśmy jednak w stanie zapanować nad wszystkim. W pewnym momencie po prostu trzeba będzie zdać się na genetyczny los szczęścia – co zresztą robimy za każdym razem, gdy decydujemy się na dzieci tu na Ziemi – i wyruszyć z naszej ziemskiej kolebki w nieznane.