為了定居火星，人類可與水熊蟲“合體”?

劉霞

太空旅行、火星定居等是我們“星辰大海”美好愿景中的一部分，但人類畢竟是肉眼凡胎，如何抵抗太空旅行或在其他星球上生活可能受到的傷害呢？最近，有科學(xué)家提出，或許可以將水熊蟲的DNA與人類細(xì)胞相結(jié)合，利用其強(qiáng)大的生存能力，使宇航員更能抵抗太空飛行的有害影響。

水熊蟲究竟是“何方神圣”？其DNA真的能與人類細(xì)胞結(jié)合嗎？對(duì)此，中國航天科工集團(tuán)二院研究員楊宇光表示：“將水熊蟲的DNA與人類細(xì)胞相結(jié)合并不靠譜，還涉及倫理問題。目前，金屬殼體和強(qiáng)磁場屏蔽技術(shù)是宇航員抵御長期太空輻射的主流技術(shù)。”

水熊蟲的“獨(dú)門武器”

誰能在-20℃沉睡30年后成功蘇醒，在150℃高溫下鎮(zhèn)定自若，耐得了太空的真空環(huán)境、扛得住射線侵襲，在6倍于深海壓力的環(huán)境下也能存活？答案是：水熊蟲！

科學(xué)家已知，水熊蟲是地球上生命力最強(qiáng)的物種，這種動(dòng)物只有約1毫米大小，用顯微鏡才能看清它的樣貌。美國康奈爾大學(xué)遺傳學(xué)家克里斯·梅森對(duì)美國趣味科學(xué)網(wǎng)站指出，水熊蟲是目前已知唯一能在太空環(huán)境中存活的動(dòng)物。

那么，水熊蟲耐受各種極端環(huán)境的“秘密武器”是什么呢？

科學(xué)家通過研究發(fā)現(xiàn)，相比其他動(dòng)物，水熊蟲具有更多超氧化物歧化酶基因，以及更多拷貝的MRE11基因，這些基因可以幫助減輕氧化損傷、修復(fù)DNA，從而起到保護(hù)作用。此外，水熊蟲體內(nèi)還缺少一些與環(huán)境應(yīng)激有關(guān)的基因，這可能也有助于它們適應(yīng)惡劣環(huán)境。

另據(jù)英國《自然》雜志網(wǎng)站的報(bào)道，日本科學(xué)家通過基因分析，發(fā)現(xiàn)了水熊蟲抵抗輻射損傷的一個(gè)獨(dú)門“武器”——損傷抑制蛋白Dsup，它可以顯著減少水熊蟲的DNA在遭受X射線照射時(shí)的損傷。

研究人員還發(fā)現(xiàn)，這種蛋白放到其他動(dòng)物細(xì)胞里也同樣能起到保護(hù)作用。他們讓實(shí)驗(yàn)室里培養(yǎng)的人源細(xì)胞也表達(dá)了這種蛋白，結(jié)果與沒有這種“護(hù)盾”的普通細(xì)胞相比，表達(dá)了Dsup蛋白的細(xì)胞在接受X射線輻射后，仍保持了一定的細(xì)胞活性和增殖能力，其DNA損傷也比對(duì)照組減輕了40%。

“人蟲結(jié)合”不靠譜且涉?zhèn)惱韱栴}

梅森團(tuán)隊(duì)打算在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究，他表示，未來可將水熊蟲的DNA和人類細(xì)胞結(jié)合，幫助宇航員長時(shí)間抵御太空輻射的侵襲。

趣味科學(xué)網(wǎng)在報(bào)道中指出，研究顯示，宇航員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(shí)間。而且，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(duì)健康細(xì)胞的影響。

盡管梅森對(duì)將水熊蟲DNA與人類細(xì)胞結(jié)合信心滿滿，但楊宇光指出：“這事不靠譜，而且涉及倫理問題。”

楊宇光解釋說：“水熊蟲之所以能夠耐受如此惡劣的環(huán)境，除了上面所述的基因原因，很大程度上是因?yàn)槠潴w形小。”生物物理學(xué)告訴我們，如此微小的水熊蟲和另一個(gè)大的物體，比如人，在真空下的受力狀態(tài)，包括能夠承受的力、內(nèi)外壓力之間的關(guān)系等，都是不一樣的。就像跳蚤體長0.5-3毫米，卻能跳出350毫米的高度，相當(dāng)于身體長度的100多倍。如果人類具備跳蚤的跳躍能力，就能跳到340米左右的高度嗎？這顯然是不可能做到的。“同理，如果將水熊蟲等比例放大到人的大小，它一樣無法抵抗真空環(huán)境。”楊宇光說。

此外，梅森表示，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?cè)诘厍蛏系纳睿沁@樣的基因工程可能就是合乎倫理的。但楊宇光指出：“如果將水熊蟲的DNA與人類細(xì)胞相結(jié)合，那么，擁有外源性DNA的人還算人嗎？這也是一個(gè)值得深思的問題。”

金屬和強(qiáng)磁場是“盾牌”

如果將水熊蟲的DNA與人類細(xì)胞結(jié)合的方法不靠譜，那么，有什么辦法可以幫助人類長時(shí)間抵御太空輻射的侵襲呢？

楊宇光介紹說，目前科學(xué)家正在嘗試多種方法，但比較靠譜的是金屬屏蔽技術(shù)以及強(qiáng)磁場屏蔽技術(shù)。

“所謂金屬屏蔽，就是使用比較厚的金屬來制造宇宙飛船的殼體屏蔽太空輻射，這種方法的缺陷是航天器的‘塊頭越大，需要的金屬就越多，導(dǎo)致航天器‘體重增加，發(fā)射成本上升。因此，這一方法適合比較小型的航天器。”

為了減小航天器的尺寸，科學(xué)家提出了讓宇航員“冬眠”的想法。據(jù)介紹，目前，美國國家航空航天局（NASA）、歐洲航天局（ESA）都在研究控制宇航員“冬眠”的載人深空探測技術(shù)。ESA提出了一個(gè)從地球一路睡到火星的載人探測概念，該機(jī)構(gòu)認(rèn)為“可控的‘冬眠是載人太空飛行中一種改變游戲規(guī)則的技術(shù)”，并成立了專門從事相關(guān)研究的小組，希望使其“夢(mèng)想照進(jìn)現(xiàn)實(shí)”。

楊宇光說：“‘冬眠的宇航員不需要太大活動(dòng)空間，航天器的體積和質(zhì)量可大幅減小，輻射防護(hù)技術(shù)難度和成本因此得以顯著降低。”但這一技術(shù)目前還只是個(gè)美麗的愿景，并未成為現(xiàn)實(shí)。怎樣保證“冬眠”技術(shù)的安全性——既要絕對(duì)保證宇航員準(zhǔn)時(shí)醒來，又要防止“冬眠”對(duì)宇航員身體造成嚴(yán)重?fù)p傷，有很多技術(shù)難題需要解決。

至于磁場屏蔽，據(jù)國外媒體報(bào)道，歐洲科學(xué)家目前正計(jì)劃利用磁場包圍宇宙飛船，就像環(huán)繞地球的磁層，保護(hù)宇航員免受太空輻射。這一項(xiàng)目名為“太空輻射超導(dǎo)屏蔽”（SR2S），它能利用超導(dǎo)磁體產(chǎn)生比地球磁層強(qiáng)3000倍的磁場，產(chǎn)生的磁場可改變帶電粒子的路徑，SR2S將圍繞飛船創(chuàng)建一個(gè)10米的宇宙射線偏轉(zhuǎn)力場。

但楊宇光同時(shí)指出，磁場屏蔽方法也是一把雙刃劍，因?yàn)閺?qiáng)磁場本身會(huì)給人體帶來傷害，“如何讓強(qiáng)磁場在更好地抵御輻射的同時(shí)不傷害人體，也是個(gè)巨大的挑戰(zhàn)”。

從哥倫布發(fā)現(xiàn)新大陸到人類登上月球，再到出征火星，以及更遙遠(yuǎn)的未來，人類探索的道路從來都非坦途，但這并不能阻止人類邁向外太空的腳步。“路漫漫其修遠(yuǎn)兮，吾將上下而求索”。隨著新技術(shù)的到來，人類對(duì)于新世界的探索之旅也必將更加暢達(dá)。

文章來源：《科技日?qǐng)?bào)》

（責(zé)任編輯：吳宇）