太空環境極端惡劣，長時間的太空旅行現實嗎？

長時間的太空旅行將嚴重影響人類的身體——微重力會損害肌肉和骨骼的生長，並且高劑量的輻射會導致不可逆的突變。當我們認真考慮人類邁向太空時代之時，一個大問題出現了。縱然我們能衝出地球的軌道，然後在星辰之間開始長期的太空旅行，但我們能適應這種極端的太空環境嗎？

這將不會是人類首次適應惡劣的環境，並進化出超人般的能力。不是那些激光視力或隱身等幻想超能力，而是那種在惡劣環境下生存的生理性適應。例如，在最高海拔近9千米的喜馬拉雅山脈，水土不服的低地人類就會出現缺氧的癥狀，俗稱高山病。在這種高海拔地區，身體通常會產生額外的紅細胞，使血液增稠並阻礙其流動。但在這些山脈生活了數千年的喜馬拉雅人永久進化出能規避這種過程的機制，並保持正常的血液流動。

諸如這樣的案例可證明人類能進化出永久的自我保護特質，但整個人群的自然適應可能需要成千上萬年的時間。最近的科學進步可幫助我們加速人類適應性至一代。

為了在太空旅行中能夠繁衍生息，我們或許可以開發出方法來給人類快速引入防護能力。這些方法之中的一種測試版就是基因治療，我們目前可以使用這項技術來糾正遺傳疾病。發展迅速的基因編輯技術能讓科學家直接改變人類基因組，來阻止不合需要的過程或製造有用的物質。

當我們的身體暴露於電離輻射時就會出現不合需要的過程。沒有類似地球的大氣屏障與磁場，大多數行星和衛星都受到這些危險的亞原子粒子的狂轟濫炸。它們可以穿過幾乎任何東西，並將導致太空探險者出現潛在的癌變DNA損傷。但如果我們能把輻射變劣勢為優勢呢？

人體皮膚會產生一種被稱為黑色素的色素，它能保護我們免遭地球上的過濾輻射傷害。黑色素以各種形式存在於不同物種之中，例如，一些黑色素表達的真菌利用這種色素把輻射轉換成化學能。我們可以改造人類來採用和表達這些真菌的基於黑色素的能量採集系統，而不用試圖來防護人體或快速修復受損。它們會把輻射轉換成有用能，同時保護我們的DNA。

這聽起來很科幻，但實際上以現有的技術是可以實現的。然而，技術並不是唯一的障礙。對這些後果及基因結構發生根本改變的倫理問題持續爭論不休。

除了輻射外，引力強度的變化是太空旅行者的另一個挑戰。直到我們在宇宙飛船或其他星球上開發出人造重力之前，宇航員將會是生活在微重力環境中。在地球上，人類的骨骼和肌肉細胞會對重力牽引產生響應，然後通過重建和再生過程來更新老細胞。但在諸如火星等微重力環境中，人類骨骼和肌肉細胞不會獲得這樣的信號，結果會導致骨質疏鬆症與肌肉萎縮。

所以，我們該如何為細胞提供一個人工信號來阻止骨骼疏鬆和肌肉萎縮呢？可以通過生化工程把微生物引入我們的身體，可大量產生骨骼和肌肉能重建的信號分子。或者人類可以通過基因工程，來在微重力環境中產生更多的這種信號。

輻射照射與微重力只是諸多挑戰中的兩個，這些都是我們在太空中將會遭遇到的惡劣條件。但如果我們在倫理上已經準備好使用它們，那麼基因編輯和微生物基因工程是兩種很靈活的工具，可以適用於許多情況之中。在不久的將來，我們可能會決定進一步發展和優化這些遺傳工具，來更好地應用於太空生活的嚴酷現實中。

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