宇宙探索:火星居民會長什么樣?

宇宙探索:火星居民會長什么樣?

2017-04-27 05:42:52  大科技·科學之謎
本文作者:佚名

發表時間:2017-04-27 05:42:52作者:佚名來源:大科技·科學之謎字體大小:A+  A-

 這幾年,移民火星是個非常熱的話題,無論是NASA還是SpaceX,現在都已經推出了火星移民計劃,到時,地球上的幸運兒將搭乘宇宙飛船前往火星。

許多人關心的是這些人將如何在火星上求生,又該怎么繁衍后代,建立永久的火星殖民地。但我們知道,在火星上,重力小、輻射強、微生物缺乏,跟地球環境有天壤之別,這就意味著移民者不僅要考慮如何適應火星環境,孤立隔絕的火星環境也會加速移民者后代的進化。那么,這些未來火星居民又會長成什么樣呢?

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隔絕環境中會發生奠基者效應

由于技術的限制,最初到達火星的地球殖民者的數量將非常少,在這樣隔絕和封閉的外星球環境里,移民者會受到奠基者效應的影響。奠基者效應說的是少數新個體在孤僻的環境中繁衍后,這個群體后來的數量雖然會增加,但因未與其他生物群體交配繁殖,彼此之間基因的差異性甚小。
假如我們只往火星運送100個移民,那么他們在身高、發色,得糖尿病或乳腺癌機率等方面的概率,往往不能代表人類的共性。在孤立的新火星環境中,他們身上無論有什么樣的特征,都有可能代代相傳。例如,如果送到火星上的所有的宇航員是紅發的,火星居民將會變成紅頭發居民。經過世代進化后,由于基因多樣性的喪失會擴大該種群的基因缺陷,最終,這些新人類不僅外形和聲音與我們不同,甚至有可能是跟我們是截然不同的另一個物種。

火星居民將會更健壯

奠基者效應可以發生在任何孤僻或者隔絕的環境中,那么,獨特的火星環境還會對人體有什么影響呢?
由于火星只有地球引力的三分之一,沒有重力的牽引,在火星上妊娠和分娩可能會更加困難。對小鼠胚胎的一項研究發現,在模擬的微重力環境下,比起重力環境下,老鼠媽媽生的幼鼠存活率低。體外受精和試管嬰兒雖然不受重力下降的影響,但在某些情況下,仍會導致胚胎發育不良,現在研究人員還不知道為什么這樣。其他研究結果也顯示,比起在地球上,哺乳動物,包括人類,可能在火星上經歷更多孕期并發癥。這些研究表明,火星居民的進化將會面臨許多未知數。
低重力也會導致骨密度以每月1%至2%的速度流失。定居者可能會在兩到三年后失去一半的骨量,孕婦骨密度下降的速度更快,因為妊娠需要大量的鈣。骨密度損失使人們更容易受傷,尤其容易造成髖部和脊柱骨折。
在微重力環境中,由于“成骨細胞”的活性受到抑制,骨骼血液供應也相應減少,斷骨會更難愈合,這樣的骨折可能是致命的。所以,那些有更高骨密度的火星居民,將有更高的存活幾率,并將他們的基因傳遞下去。因此,許多代后,火星人可能最終有比他們的地球祖先更結實的骨頭,以及更健壯的外表。比起現代人類,這些人會更類似遠古的人類祖先。

皮膚顏色會改變

火星居民還得適應高濃度的輻射環境。大家知道,火星沒有磁圈或大氣層,持續遭受著高能宇宙射線、強烈的紫外線輻射、太陽粒子的轟擊。一個人在火星表面生活了500天之后,所受的輻射劑量是美國最低安全標準的6倍。雖然宇航服或者地下建筑會一定程度上保護宇航員,但毫無疑問,宇航員如果要種植莊稼,修建建筑等,還是得在火星表面活動。
輻射會損害DNA,造成的突變會導致癌癥。對于火星移民來說,這可能意味著更高的癌癥發病率。但在環境壓力下,它也能推動基因變異,加速進化進程,產生有利于火星生存的特性。
比如,在地球上,我們的皮膚會產生黑色素,這是一種充當自然防曬霜的色素。在人類進化中出現的皮膚色素充當著一個平衡的角色,因為如果輻射量過高,會破壞DNA的生成,太低的輻射量又會阻礙骨骼的正常形成。許多生物使用黑色素保護自己免受輻射,比如在切爾諾貝利核災難現場,人們發現有一種深色真菌正在那兒大面積繁殖。
對于我們人類來說,讓大多數人類免受太陽輻射的一種黑色素是真黑素,這種黑色素會使得皮膚呈現深棕色或黑色皮膚。所以,那些皮膚里有更多真黑素的人類將可能更好地在極端輻射環境中存活,所以比起地球上,未來的火星居民可能皮膚的顏色更深。
另外,火星上的強烈輻射可能有利于新的皮膚色素的進化。類葫蘿卜素,這是一種橙色色素,決定了胡蘿卜的顏色,許多植物和微生物為了免受太陽輻射,會生產這種色素。許多動物也有類胡蘿卜素,不過,動物體內的大部分類胡蘿卜素需要從攝取的食物中獲得。然而,豌豆蚜蟲是一個例外,這個刺吸式小昆蟲,通常是綠色的,但當它從真菌那兒獲得了制造類胡蘿卜素的基因后,會變成紅色的。這就說明,在罕見情況下,動物可以借用其他生物體的基因來生產自己的皮膚顏色。所以,研究者推測,如果橙色皮膚有利于人類抵御火星的高輻射環境,那么,人類也可能像豌豆蚜蟲一樣,從環境中獲取制造胡蘿卜素的基因,進化出明亮的橙色皮膚。

大腦基因也會改變

高輻射量不僅會影響人類皮膚的顏色,最近的研究表明,它還會影響大腦。在對小鼠的實驗中,研究人員發現高劑量的輻射會損害大腦神經,降低一些老鼠的空間記憶學習能力,還會使它們的行為更大膽更冒險。
火星居民必須會駕駛宇宙飛船或者對火星上的基礎設施進行維護,這些活動都對空間學習能力有很高的要求,而且如果火星居民行為更冒險并且不計后果,在危險重重的外太空無疑也是致命的。所以,這些大腦改變可能會是人類成功殖民火星的一個不利因素。
然而,這次試驗也表明,對輻射的敏感性因個體的差異而有所變化,因為不是所有的老鼠會受到輻射的影響。如果人類的情形跟老鼠一樣,那么,自然選擇就會更加偏向于那些較不易受輻射影響的個體,他們的后代可能會演化出更擅長抵御有害輻射的大腦基因,以便更好地適應火星環境。而且,這些未來火星居民后代的太空探險能力可能會更強,更適合前往比鄰星b這樣的遙遠宜居行星,成為真正的多行星居住者。

微生物部落群減少

人的身體是微生物聚集地,這些細菌幫助人類維持身心健康。然而,與我們共生的這些微小生命,并不是人類天生就有的。胚胎時,我們從母體那里獲取;幼年期,是形成微生物部落的重要時間段,我們會從父母、兄弟姐妹、朋友和環境中獲得。
而現在,科學家們還沒有發現火星上有任何微生物的存在跡象,換句話說,如果你在火星上出生,體內將可能無法形成健康的微生物群。
研究表明,體內微生物多樣性較低的人更容易肥胖,也更容易患I型糖尿病、過敏、哮喘、腹腔疾病和某些癌癥。實驗表明,如果讓老鼠和兔子在無菌的環境中成長,防止它們的身體里形成任何微生物后,它們的免疫系統和神經系統會發育不正常,從食物中恢復營養的能力也會變弱。所以,有益微生物的損失,可能會嚴重損害火星移民者的身心健康。
不過,有利就有弊。在火星上,傳染病可能不會再“橫行霸道”。人類的傳染病大多數是由動物傳染的,特別是鳥類和哺乳動物。比如炭疽和狂犬病,要怪家畜,如羊、牛、狗。其他的,像萊姆病,主要是野生動物傳染的。一些新的傳染病的產生,部分原因也是人類接觸了被感染的動物,如埃博拉和寨卡病毒,這些微生物經常從感染的動物身上傳染到人類中。當我們移民到火星時,完全可以不帶任何鳥類或哺乳動物,來減少傳染源,避免傳染病的肆虐。同時,人類可以只帶一些昆蟲,這些節肢動物不太可能攜帶能感染人類的病菌,而且吃得也少,也好養。

最終結果:一個全新的人類物種的進化

生活在沒有傳染病威脅的微重力環境下,可能會造成火星殖民者的免疫系統萎縮,變成一個像闌尾這樣的退化器官,或完全消失。
那么,火星居民如果返回地球會發生什么呢?
很顯然,由于免疫系統受損,當沒有免疫力系統的火星居民重新返回微生物生機勃勃的地球時,將不得不面臨致命疾病。而當地球人去往火星時,如果任何人攜帶著任何疾病,將有可能導致整個火星殖民地的人們有“滅族”之災,比如假如地球人攜帶一些潛伏期很長的疾病,火星人與地球人的性接觸將是非常危險的。
現在,讓我們將所有這些因素考慮進來。地球人與火星人之間缺少基因交流;在人類攜帶的任何植物或動物身上,以及生活在這些物種的微生物中,也會加速進化或者突變。換句話說,在人類建立一個火星殖民地的過程中,也將會建立一個新型的生態系統,這種系統將會與我們地球上的任何現有生態系統都不一樣;由于奠基者效應、人體內微生物的變化、火星惡劣環境中的自然選擇等等因素的影響,定居火星的人類,經過許多代的繁殖后,最終的結果是會進化出一個全新的人類物種。
這種情況經常發生在孤立島嶼上的動植物身上,比如加拉帕戈斯群島的達爾文地雀,是物種通過地理隔離、導致生殖隔離而形成新種的典型例子。在這個島嶼上,這些有同一祖先的達爾文雀,因為適應不同的生活環境而分化成相對獨立的14個種。
一般,在孤立的島嶼上,新物種的形成會花幾千年的時間,但火星環境不僅很孤立,而且和地球環境有天壤之別,還會加速這一進化過程。研究者預計,在短短幾百代的時間里,可能小于6000年,新型的人類將可能出現。
1950年,雷·布萊伯利發表了名為《火星編年史》的系列短篇小說,他想象在一個遙遠的未來,人類很早就在火星居住,火星人有棕色的皮膚,黃色的眼睛,有一天,他們想重返地球。“你有沒有想過在地球上是否有居民嗎?”一位火星人問道。“地球是無法支持生命的。”她的丈夫回答道:“我們的科學家們說在他們星球上,有太多的氧氣。”
布拉德伯里的小說很可能有先見之明。為了預防地球的災難性物種滅絕事件的發生,對于人類來說,殖民火星可能是必要的。然而,地球移民在適應了全新的環境后,也將會徹底地改變人類這個物種,那時的火星居民還真的能代表“地球人”嗎?

責編:科普知識網

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