การล่าอาณานิคมบนดาวอังคารสามารถเปลี่ยนมนุษย์ให้กลายเป็นสิ่งมีชีวิตสายพันธุ์ใหม่ได้ นักชีววิทยากล่าว

การย้ายประชากรไปยังดาวเคราะห์สีแดงอย่างถาวรทำให้เกิดสภาพแวดล้อมที่รุนแรงและเป็นประวัติการณ์ในร่างกายมนุษย์ สภาพแวดล้อมของดาวอังคารมีแรงโน้มถ่วงเทียบเท่ากับแรงโลกเพียง 38% ซึ่งเปลี่ยนการรับรู้น้ำหนักโดยสิ้นเชิง พื้นผิวถูกโจมตีอย่างต่อเนื่องจากรังสีคอสมิกและพายุสุริยะ เนื่องจากขาดสนามแม่เหล็กโลกที่ป้องกันได้ ปัจจัยสุดขั้วเช่นนี้สร้างสถานการณ์ที่ท้าทายสำหรับชีววิทยาทั่วไป การเอาชีวิตรอดนอกโลกจำเป็นต้องมีการปรับตัวทางสรีรวิทยาอย่างลึกซึ้งเมื่อเวลาผ่านไป

นักชีววิทยาด้านวิวัฒนาการ สก็อตต์ โซโลมอน วิเคราะห์สถานการณ์ที่ซับซ้อนนี้ในเรื่อง Becoming Martian ศาสตราจารย์มหาวิทยาลัยไรซ์ใช้แนวคิดคลาสสิกเกี่ยวกับชีววิทยาวิวัฒนาการเพื่อทำนายอนาคตของอาณานิคมที่แยกออกจากกันในห้วงอวกาศ หลักฐานกลางของนักวิจัยชี้ให้เห็นว่าทายาทของผู้ตั้งอาณานิคมกลุ่มแรกจะต้องผ่านกระบวนการที่เรียกว่า allopatric speciation ตลอดหลายศตวรรษและรุ่นต่อๆ ไป ความแตกต่างทางชีววิทยาที่สั่งสมมาจะทำให้บุคคลเหล่านี้แตกต่างไปจาก Homo sapiens ในปัจจุบันโดยสิ้นเชิง

ผลกระทบของแรงโน้มถ่วงที่ลดลงต่อการพัฒนาทางกายภาพ

ภารกิจอวกาศระยะยาวได้แสดงให้เห็นถึงผลกระทบเชิงรุกของแรงโน้มถ่วงน้อยต่อร่างกายของนักบินอวกาศแล้ว ผู้เชี่ยวชาญในวงโคจรจะสูญเสียมวลกระดูกอย่างรวดเร็วและประสบปัญหากล้ามเนื้อลีบอย่างรุนแรงในช่วงเวลาภารกิจ ระบบหัวใจและหลอดเลือดยังผ่านการปรับโครงสร้างเพื่อให้สามารถสูบฉีดเลือดในสภาพแวดล้อมที่ปราศจากแรงต้านของแรงโน้มถ่วงปกติ บนดินดาวอังคาร แรงโน้มถ่วงบางส่วนและคงที่จะสร้างรูปร่างให้กับร่างกายมนุษย์อย่างต่อเนื่องตลอดชีวิตของแต่ละคน

การเกิดของเด็กกลุ่มแรกบนดาวเคราะห์สีแดงถือเป็นเหตุการณ์สำคัญทางวิวัฒนาการที่ไม่เคยมีมาก่อนในประวัติศาสตร์ โครงกระดูกมนุษย์จะพัฒนาตั้งแต่อยู่ในครรภ์ภายใต้ภาระทางกายภาพที่ต่ำกว่าประสบการณ์บนโลกมาก ผู้เชี่ยวชาญคาดการณ์ว่ากระดูกจะมีความหนาแน่นต่างกันออกไป ซึ่งปรับให้เข้ากับความต้องการที่ลดลงในการรองรับน้ำหนักในแต่ละวันได้อย่างสมบูรณ์แบบ กล้ามเนื้อจะมาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างนี้โดยมีปริมาตรลดลง การประมวลผลสารอาหารและระบบภูมิคุ้มกันจะต้องได้รับการเปลี่ยนแปลงอย่างมากในช่วงแรกของชีวิตเด็ก

การสืบพันธุ์ของมนุษย์นอกชีวมณฑลของโลกเผชิญกับอุปสรรคทางการแพทย์ที่ซับซ้อนมาก การทดสอบในห้องปฏิบัติการกับสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในแรงโน้มถ่วงจำลองเผยให้เห็นปัญหาร้ายแรงในระหว่างการพัฒนาของตัวอ่อนในระยะแรก การก่อตัวของอวัยวะสำคัญและระบบไหลเวียนโลหิตของทารกในครรภ์จำเป็นต้องมีสภาวะความดันและแรงโน้มถ่วงที่เฉพาะเจาะจงจึงจะเกิดขึ้นได้โดยไม่เกิดความล้มเหลว การตั้งครรภ์เต็มรูปแบบบนดินดาวอังคารจะต้องมีการตรวจสอบทางการแพทย์อย่างเข้มข้นและการแทรกแซงทางเทคโนโลยีขั้นสูงเพื่อให้แน่ใจว่าการมีชีวิตและความปลอดภัยของการเกิด

รังสีคอสมิกและการไม่มีไมโครไบโอมบนบก

บรรยากาศที่เบาบางมากของดาวอังคารให้การปกป้องจากสภาพอากาศที่รุนแรงในอวกาศได้เพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลย การสัมผัสกับรังสีดวงอาทิตย์และรังสีคอสมิกอย่างต่อเนื่องจะเพิ่มอัตราการกลายพันธุ์ใน DNA ของมนุษย์อย่างมีนัยสำคัญ ในกลุ่มประชากรแบบปิดและจำกัด การเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมแบบสุ่มเหล่านี้จะเร่งการเปลี่ยนแปลงทางวิวัฒนาการอย่างรวดเร็วในลักษณะที่คาดเดาไม่ได้ การคัดเลือกโดยธรรมชาติทำหน้าที่โดยตรงกับการกลายพันธุ์เหล่านี้ ขจัดข้อบกพร่องและรักษาคุณลักษณะที่เป็นประโยชน์

สภาพแวดล้อมที่ปลอดเชื้อโดยสิ้นเชิงของโลกส่งผลต่อความสัมพันธ์ที่มีมาแต่โบราณของร่างกายกับจุลินทรีย์บนบก การไม่มีชีวมณฑลทางธรรมชาติที่อุดมสมบูรณ์จะขัดขวางการบำรุงรักษาไมโครไบโอมดั้งเดิมของมนุษย์อย่างครบถ้วน แบคทีเรียและเชื้อราเฉพาะที่อาศัยอยู่ในร่างกายจะควบคุมการย่อยอาหารและเสริมสร้างภูมิคุ้มกัน การจำกัดความหลากหลายของจุลินทรีย์ในแหล่งที่อยู่อาศัยเทียมแบบปิดจะเปลี่ยนแปลงการทำงานของระบบเผาผลาญและแม้กระทั่งกลิ่นตัวของชาวอาณานิคม

• อัตราการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมจะเพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่อได้รับรังสีในอวกาศอย่างต่อเนื่อง
• การคัดเลือกโดยธรรมชาติช่วยให้บุคคลมีประสิทธิภาพการใช้พลังงานมากขึ้นในสภาพแวดล้อมที่ขาดแคลน
• ไมโครไบโอมที่ถูกจำกัดจะเปลี่ยนแปลงกระบวนการย่อยอาหารและทำให้การป้องกันภูมิคุ้มกันดั้งเดิมอ่อนแอลง
• ลักษณะทางกายภาพที่ถูกปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่มีแรงโน้มถ่วงต่ำแบบใหม่นั้นมีความโดดเด่นในอาณานิคม

ความกดดันด้านสิ่งแวดล้อมอย่างไม่หยุดยั้งเป็นตัวกำหนดลักษณะทางชีวภาพที่รับประกันความอยู่รอดบนโลกใกล้เคียง บุคคลที่มีความต้านทานต่อรังสีตามธรรมชาติหรือมีการเผาผลาญที่ปรับให้เหมาะกับการขาดแคลนทรัพยากรจะมีข้อได้เปรียบอย่างมาก ชาวอาณานิคมที่มีสุขภาพแข็งแรงเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะเข้าสู่วัยเจริญพันธุ์และให้กำเนิดลูกหลานที่มีสุขภาพดีมากขึ้น ยีนที่ดีแพร่กระจายอย่างรวดเร็วผ่านประชากรในท้องถิ่น โดยคนรุ่นใหม่แต่ละคนที่เกิดในถิ่นฐานนอกโลก

การแยกตัวทางภูมิศาสตร์สร้างอุปสรรคต่อการไหลของยีน

ระยะห่างทางกายภาพอันยิ่งใหญ่ระหว่างดาวเคราะห์ทั้งสองนั้นใช้งานได้จริงเหมือนกับมหาสมุทรจักรวาลที่ไม่สามารถผ่านได้ การแยกระบบสืบพันธุ์เกิดขึ้นตามธรรมชาติเมื่อประชากรในสายพันธุ์เดียวกันหยุดการแลกเปลี่ยนสารพันธุกรรมบ่อยครั้ง ปรากฏการณ์นี้สะท้อนถึงวิวัฒนาการของสัตว์และพืชบนเกาะห่างไกลและโดดเดี่ยวบนโลกอย่างชัดเจน กลุ่มผู้บุกเบิกดำเนินตามวิถีทางชีววิทยาที่มีเอกลักษณ์และเป็นอิสระ โดยปราศจากการผสมข้ามพันธุ์กับผู้อยู่อาศัยในดาวเคราะห์ต้นกำเนิด

ความมีชีวิตทางพันธุกรรมของอาณานิคมที่สามารถดำรงอยู่ได้ด้วยตนเองนั้นจำเป็นต้องมีผู้ก่อตั้งจำนวนขั้นต่ำจึงจะเติบโตได้ นักวิจัยในสาขานี้ประเมินว่าชุมชนต้องการคน 10,000 ถึง 11,000 คนเพื่อหลีกเลี่ยงอันตรายจากการผสมพันธุ์ ปริมาณประชากรนี้รับประกันความหลากหลายที่จำเป็นในการเอาชนะการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมและปัญหาคอขวดทางวิวัฒนาการอื่นๆ ประชากรที่มีขนาดเล็กกว่ามากมีความเสี่ยงที่จวนจะขยายวงโรคทางพันธุกรรมและความพิการแต่กำเนิดที่ถึงแก่ชีวิต

การเว้นระยะห่างขั้นสุดท้ายตลอดหลายศตวรรษทำให้การแยกทางทางชีวภาพของมนุษย์ทั้งสองสายพันธุ์เป็นหนึ่งเดียว หากการเดินทางข้ามดาวเคราะห์เชิงพาณิชย์ยุติลงไม่ว่าด้วยเหตุผลใดก็ตาม การไหลของยีนระหว่างโลกและอาณานิคมจะหายไปโดยสิ้นเชิง ความแตกต่างทางสัณฐานวิทยา สรีรวิทยา และแม้แต่การรับรู้นั้นลึกซึ้งยิ่งขึ้นอย่างไม่อาจย้อนกลับได้ในช่วงนับพันปี การผสมข้ามพันธุ์ทางชีววิทยาตามธรรมชาติระหว่างมนุษย์บนบกกับชาวดาวอังคารจะกลายเป็นสิ่งที่เป็นไปไม่ได้โดยสิ้นเชิง

ข้อมูลวงโคจรของโลกเป็นแนวทางในการฉายภาพทางวิทยาศาสตร์

ปัจจุบันสถานีอวกาศนานาชาติทำหน้าที่เป็นห้องปฏิบัติการหลักสำหรับการวิเคราะห์ทางชีววิทยาที่ซับซ้อนเหล่านี้ แพทย์ด้านการบินและอวกาศจะบันทึกการเปลี่ยนแปลงที่เป็นอันตรายของน้ำไขสันหลังและการมองเห็นของลูกเรือในวงโคจรเป็นประจำ อาการทางกายภาพเหล่านี้ส่วนใหญ่จะค่อยๆ หายไปหลังจากกลับสู่พื้นผิวโลกอย่างปลอดภัย อย่างไรก็ตาม การอยู่ในห้วงอวกาศตลอดชีวิตทำให้การเปลี่ยนแปลงทางกายวิภาคเหล่านี้เกิดขึ้นอย่างถาวรและสะสมสำหรับผู้พักอาศัย

การกักขังบนฐานอวกาศเป็นเวลานานมีผลกระทบทางจิตวิทยาอย่างลึกซึ้งและยาวนานต่อนักบินอวกาศในภารกิจ ชีวิตที่ถูกจำกัดในแหล่งที่อยู่อาศัยแบบปิดและการขาดการติดต่อกับธรรมชาติบนบกโดยสิ้นเชิงทำให้พฤติกรรมทางสังคมของกลุ่มเปลี่ยนแปลงไป พลวัตของการอยู่ร่วมกันในแต่ละวันส่งผลโดยตรงต่อการก่อตัวของคู่รักและรูปแบบการสืบพันธุ์ของชุมชนที่อยู่โดดเดี่ยว ความเครียดเรื้อรังจากสภาพแวดล้อมที่ไม่เป็นมิตรทำหน้าที่เป็นปัจจัยกดดันในการคัดเลือกเพิ่มเติมแบบเงียบๆ

พันธุวิศวกรรมปรากฏในการอภิปรายทางวิทยาศาสตร์ว่าเป็นเครื่องมืออันทรงพลังในการเร่งการปรับตัวของมนุษย์สู่อวกาศ การแก้ไข DNA โดยตรงทำให้สามารถแทรกลักษณะทางชีววิทยาเชิงป้องกันเข้าไปในอาณานิคมได้แม้กระทั่งก่อนที่การเดินทางในอวกาศจะเริ่มต้นขึ้น เทคโนโลยีล้ำสมัยนำเสนอทางเลือกที่เป็นไปได้แทนกระบวนการวิวัฒนาการตามธรรมชาติของสายพันธุ์ที่ช้ามาก การใช้วิธีการรุกรานเหล่านี้กับเอ็มบริโอของมนุษย์ทำให้เกิดข้อถกเถียงทางจริยธรรมอย่างเข้มข้นเกี่ยวกับขีดจำกัดของการแทรกแซงทางการแพทย์ในการสำรวจระบบสุริยะ