宇宙殖民，我們還需要什麼？

昨天，英國物理學家霍金去世，他偉大的著作是《時間簡史》，描述了宇宙大爆炸，稱時間是有開端的。他就像一個巫師，預言人類的起點和終點。

半年前，霍金在《衛報》說：「對於我來說，最擔憂的問題是，現在比人類歷史上其它時候都要危險。我們人類必須要共同努力。我們面臨糟糕的環境挑戰：氣候變化、食品生產、人口過剩、物種滅絕、流行病、海洋酸化等。所有這些都在提醒我們，我們正處於人類發展史上最危險的時刻。我們發展的技術摧毀了我們所生活的地球，但我們還沒有發展出逃離地球的能力。也許在百年後，我們將可以在其它星球上建立起人類殖民地，但現在我們還只能呆在地球上，因此我們必須要團結一致保護它。」

他警告說，逃離地球是人類唯一的希望，人類呆在地球上的日子已屈指可數。霍金還曾經警告稱，因為戰爭和流行病的威脅，我們的地球正在變成一個危險之地。「我相信，地球上的生命因一場災難而滅絕的風險正與日俱增，比如一場突如其來的核戰爭、一種基因工程病毒或其它危險。我認為，如果不能進入太空，人類將沒有未來。」

這是從40億英里外的太空拍攝的地球照片，可見地球只是太陽光束上的一個小點而已（圖中被人工加上的藍圈內小點）

在科技日新月異的今天，自從阿波羅火箭登月後，人類已經有50多年再也沒有走出這藍色的小點一步，像是一個任性的小孩蜷縮在自己的搖籃里不願出來。有人說這是因為人類的科技水平還不夠，以目前的航天技術進行宇宙航行勞民傷財，不如用這筆錢來我們的搖籃建設的更加舒適一些。

確實，以現在的航空航天科技水平要進行星際水平的大規模航行就連當今的超級大國美國也無法承擔，目前的航空航天也無法保證人類能在微重力的情況下長期生存。人類在地理大發現和大航海時代的榮光不是靠著舉國之力才能造幾艘小船來實現的。如今舉全國之力才能送幾個人上太空顯然是既對宇宙殖民杯水車薪又對國家發展不利。

如果我們當下的人類想逃離當下的地球，走出我們的搖籃，重現人類殖民世界的榮光。就必需回顧我們的過去，從歷史中尋找未來的答案。

眾所周知，殖民主義興起的時代的開啟並不是因為造船技術的突破而產生的。早在哥倫布的小船出海之前，能進行遠洋的船已經發明出很久了,而想要擴展海外貿易的動機也不是從哥倫布的時代開始才有的。人類過去一直嘗試著向遠洋進發，可是有一個夢魘始終無法擺脫。每當人類開始遠洋，開始長時間的在海上生活的人類的牙齒會逐漸的脫落，渾身出現血點，臉色變得蒼白無力，最終整船整船的死去。繼哥倫布之後，另一個偉大的航海家麥哲倫率領船隊環繞了地球一周。只是他們遭遇比哥倫布更悲催，麥哲倫的船隊中有三分之二的人是因為壞血病而死亡。

得了壞血病的船員在甲板上等死

這種情況直到18世紀才出現轉機，英國人林特發現了柳橙汁能夠治療和預防壞血病，從而使得英國船員在進行遠洋航行的時候再也不會因為壞血病而受到大規模減員，殖民世界的目標才得以實現。今天的人已經知道，壞血病是因為食物中長時間缺乏生命必需維生素C而導致的。可是為什麼人類不吃新鮮蔬菜會死，而獅子狼等食肉動物一輩子不吃新鮮蔬菜卻屁事沒有，既然維生素C對人類的生存這麼重要為什麼自然選擇沒有使得人向食肉動物那樣保存維生素C的合成能力呢？曾經每種需要維生素C的動物都擁有自身合成維生素C的能力，但是因為我的的靈長類祖先開始吃樹葉和水果之後，每天都可以通過食物得到自身生長發育所需的維生素C量的幾百倍，所以再保持自身合成維生素C的能力就成為了一種對資源的浪費，於是在演化的過程中，人類的祖先就逐漸喪失了這個對自身有益的能力。

正在吃水果的「近親」

其實這本質上是由於自然選擇充滿自身的局限性，這個局限性就是自然本身，自然選擇無法預見未來，在陸地上生存並受到陸地環境選擇的人類註定了無法適應遠洋生存。

而我們今天所遇到的困境也是一樣的，人類是地球自然環境選擇後的產物，其註定是無法適應在太空中生存的。限制我們宇宙殖民的門檻不在於將人送上太空的技術的缺失，而是讓人在太空中生存技術的缺失，用現有的技術在太空中或者外星模擬地球的自然環境來適應人類生存耗資太過巨大從而變得不可負擔。所以宇宙殖民科技的發展方嚮應該是通過理性的對現有科技的運用使得人類不僅僅只是那種在地球生存的「人類」。

今天我們面對的宇宙殖民問題比幾百年前的古人們面對的更複雜，所幸的是今天我們擁有的科技也是古人不可想像的。今天這篇文章就是要像大家盤點一下，目前已經存在或馬上就要出現的可能解決人類宇宙殖民生存難題的科技。

不知道大家有沒有注意過一個現象，每次宇航員在返回地球後都是由其他人抬著出來的。

國際空間站宇航員出艙

根據宇航員前後的數據顯示，儘管宇航員在太空中經常進行有氧運動和訓練，但是人類的心臟和較細的血管在微重力環境下難以將氧氣輸送到肌肉中。並且由於缺乏重力，人體會自行判斷已經不再需要肌肉，身體為了節約寶貴的能量會將全身的肌肉會慢慢分解。

宇航員在太空中健身，彈力腰帶是為了模擬重力對腿部的壓力

雖然，返回後的訓練使宇航員能如正常人生活，但宇航員的身體素質下降得相當明顯，身體指標也只能恢復到了之前的97%左右，原因在於長時間生活在微重力環境中使肺部功能發生了變化。

解決方案：

1. 沉默既有的部分基因

通過分解不必要的肌肉來節省能量確實是一個幫助人類在野外生存的好策略，因為在那種條件中每一焦耳能量都顯得生死攸關。可是現代社會中的人類最大的問題是能量過剩導致的肥胖，在宇宙中生存的難題是肌肉流失帶來的健康問題。而肌肉的生成，最主要的決定因素是生物體的基因。人類的近親大猩猩，平時只吃水果和樹葉，既不喝蛋白粉，又不辦健身房會員就能擁有一身傲人的肌肉而不會像人類吃激素健身產生的各種負面後果就是因為基因不同。

動物園中的大猩猩健碩的體型

然而基因不同真的沒法改變嗎？現在的基因編輯技術已經使得我們能夠精確的操縱一段基因使得正常肌肉含量很少的動物強健。

MSTN基因突變的惠比特犬（左），與MSTN基因正常的惠比特犬（右）對比圖

去年美國的生物黑客就通過自己手頭上的基因編輯工具在自己的車庫中給自己進行肌肉的基因強化，但隨後就因為可能的風險和有效性的問題受到政府科學家的詬病。但相信在不久的將來，更安全可靠的基因編輯技術可以在人類身上應用並幫助到城市中久坐不動的人們和天上的宇航員。

2. 增加既有基因的表達

在我們上文已經提到，在太空中人類的心臟和較細的血管在微重力環境下難以將氧氣輸送到肌肉中，如何增強人類的心血管能力就成為了重中之重。

最近在一項對於心肌梗塞研究的過程中科學家成功識別了基因CDK1/CCNB和CDK4/CCND的組合，是可以最大效率地促使人類誘導多能幹細胞源性心肌細胞的分裂增殖，增值比率高達20%！

四種基因（CDK1:CCNB和CDK4:CCND）使心肌細胞分裂增殖並改善心梗後心肌功能

研究員高興的發現，向四個月小鼠心肌梗死後的心肌里注射腺病毒編碼的這4個基因組合，會誘導超過15%的心肌細胞增殖。同時還能提高小鼠的心肌功能。病毒通常會將自己體內有害的基因注射到病人細胞中毒害細胞，但是在這個實驗中科學家通過改造病毒，讓病毒把有益於人類的基因注射到心臟中，增加了心臟中的幹細胞。

3. 向人類身體引入其它擁有『超能力』生物的基因

要知道即使是在地球上，自然也會經常露出它殘酷的一面，在許多地方就像是外星一樣存在強輻射、缺氧、寒冷等等極端環境，可是在那些地方仍然存在著能欣欣向榮的生命，如果我們能夠向大自然學習如何在這些環境中生存下來，並將學習成果應用到宇航員身上，也許我們就能拋棄沉重又昂貴的外殼在太空、在外星自由自在的生存。

在宇宙中由於沒有大氣層的保護，充滿了致命的宇宙射線，輻射能夠作用於DNA，引起DNA損傷。這種損傷通過突變可能修改遺傳密碼，改變DNA功能，並傳給下一代，宇航員必需躲在厚重又狹小的空間中，出艙也要穿上厚重的宇航服。但是地球上不是每一種生物都是不耐輻射的，地球上有些環境存在這強烈的輻射，而在這種環境中也存在著其中的佼佼者。其中水熊蟲就是典型。

水熊蟲顯微照片

2011年，在奮進號太空梭的收官任務中，水熊蟲被帶上了國際空間站，在飛船外的微重力、強輻射的環境下水熊蟲依然活下來了。

在火星大氣中二氧化碳的含量大約在95%，人類如果去到了火星殖民，每一次戶外活動就必定要準備充足的氧氣供應。動物生存需要充足的氧氣，一般的哺乳動物比如說人類在血液中供氧停止的情況，60秒後大腦就會遭到不可逆的損傷。而生活在地下並群居的裸鼴鼠經常會遭遇到氧氣不足的狀況，可是它們能夠在沒有氧氣的情況下產生新陳代謝的果糖而不是更常見的葡萄糖，並藉此存活長達18分鐘時間，而且不會留下任何不良後果。它們幾乎永遠都不會患癌症。有研究顯示裸鼴鼠在成年後終身不會衰老，只會因為意外死亡。在自然環境中裸鼴鼠的平均壽命是17年，在實驗室的環境中可以活到到30歲，相當於一般小鼠壽命的十倍還多。

實驗室中的裸鼴鼠

說到恆星際殖民基於現在的宇航速度我們如果要去到離太陽系最近的恆星比鄰星，恐怕要一千年才能到達，這對於壽命極限只有120歲而且終生會不斷衰老的人類是幾乎不可以接受的。可是如果人類沒有壽命極限且不會衰老那麼即使我們只有目前的宇航速度，進行恆星際旅行會不會變得不是那麼不可接受了？雖然我們目前還並不清楚是那些基因使得了這些生物具有這些超能力，這些奇妙的生物已經引起了科學家的關注，隨著基因測序技術變得越來越廉價快速和精準，我們可以相信就在不遠的將來我們就可以很快的知道這些基因的真面目了，並引入將它們通過安全的手段引入人類身體，從而幫助人類進行星際擴展殖民。

人類基因組測序價格的歷史變化趨勢

總結：

如劉慈欣在演講《一個地球和一萬個地球》中所說的：「現在，人類正處在第二次大航海時代的前夜。我們現在甚至比哥倫布要有利得多，因為哥倫布看不見他要找的新大陸，他在大西洋上航行了幾天之後還沒有見到陸地，這個時候他的內心肯定是充滿了猶豫彷徨。而我們要探測的新世界抬頭就能看到。」

我們正身處在一個人類有史以來最偉大的時代，也許未來也不會再出現這樣的時代。霍金作為一個物理學家估計人類需要百年的時間才能建立外星殖民地，他不知道的是現代的基因工程技術使得我們忽然發現原來要征服宇宙最簡單的方法不是提高火箭的運載能力而是先征服人類自己。就像當初那些貧困走投無路的歐洲人在面對遼闊而未知大海的時候，使他們安心去開拓新世界的不是船隻的噸位而是自己口袋裡的橘子。大自然的橘子今天就擺在我們的面前，我們所需要的僅僅是一點敢於改變的勇氣。