การล่าอาณานิคมบนดาวอังคารสามารถเปลี่ยนมนุษย์ให้กลายเป็นสายพันธุ์ใหม่ได้ นักชีววิทยาเชิงวิวัฒนาการกล่าว

ความคาดหวังในการสถาปนาอาณานิคมถาวรนอกโลกทำให้เกิดคำถามอันลึกซึ้งเกี่ยวกับอนาคตทางชีววิทยาของสายพันธุ์ของเรา สภาพแวดล้อมของดาวอังคารทำให้เกิดความท้าทายอย่างยิ่งยวดซึ่งแตกต่างไปจากสภาพภาคพื้นดินโดยสิ้นเชิง แรงโน้มถ่วงที่ลดลงและการได้รับรังสีสูงทำให้เกิดสถานการณ์ที่ไม่เป็นมิตร ปัจจัยชุดนี้อาจบังคับให้ร่างกายของมนุษย์ต้องปรับตัวอย่างรุนแรงในทศวรรษต่อๆ ไป

นักชีววิทยาด้านวิวัฒนาการ สก็อตต์ โซโลมอน นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยไรซ์ สำรวจการเปลี่ยนแปลงนี้ในหนังสือ Becoming Martian งานนี้ให้รายละเอียดว่าการโดดเดี่ยวบนดาวเคราะห์สีแดงเป็นเวลานานจะกระตุ้นให้เกิดกระบวนการวิวัฒนาการทางธรรมชาติได้อย่างไร หากไม่มีการติดต่อกับโลกบ่อยครั้ง ผู้ล่าอาณานิคมจะสะสมการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมที่สำคัญ ผลลัพธ์สุดท้ายของการเว้นระยะห่างทางภูมิศาสตร์นี้คือการเกิดขึ้นของเชื้อสายมนุษย์ใหม่ที่สมบูรณ์

ผลกระทบโดยตรงของสภาวะไร้น้ำหนักต่อโครงสร้างทางกายภาพ

ดาวเคราะห์สีแดงมีแรงโน้มถ่วงเพียง 38% ที่เราพบในแต่ละวัน ความแตกต่างอย่างมากนี้ส่งผลโดยตรงต่อการรองรับของโครงกระดูกและความต้องการของกล้ามเนื้อ นักบินอวกาศที่ใช้เวลาหลายเดือนบนสถานีอวกาศนานาชาติแสดงให้เห็นว่ามวลกระดูกสูญเสียไปอย่างรวดเร็วแล้ว ระบบหัวใจและหลอดเลือดยังได้รับการเปลี่ยนแปลงเพื่อสูบฉีดเลือดในสภาพแวดล้อมที่มีความต้านทานน้อย

ตลอดชีวิตภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้จะทำให้เกิดการปรับตัวทางสรีรวิทยาอย่างลึกซึ้ง เด็กที่เกิดและเกิดในถิ่นที่อยู่ใหม่จะเติบโตมาพร้อมกับกระดูกที่มีรูปร่างเพื่อรองรับน้ำหนักที่น้อยลง ความหนาแน่นของกระดูกจะถูกกระจายไปทั่วร่างกาย กล้ามเนื้อซึ่งจำเป็นในลักษณะที่เบากว่ามากจะต้องผ่านกระบวนการฝ่อตามธรรมชาติและการปรับโครงสร้างเส้นใยใหม่เมื่อเวลาผ่านไป

การแปรรูปสารอาหารและการทำงานของระบบภูมิคุ้มกันจะมาพร้อมกับการปรับโครงสร้างทางกายภาพนี้ด้วย ร่างกายมนุษย์ทำงานโดยอาศัยประสิทธิภาพการใช้พลังงาน การรักษากล้ามเนื้อหนาแน่นในตำแหน่งที่มีแรงโน้มถ่วงต่ำถือเป็นการสิ้นเปลืองทรัพยากรทางชีวภาพ การคัดเลือกโดยธรรมชาติจะสนับสนุนบุคคลที่มีรูปร่างเพรียวบางและปรับให้เข้ากับความสว่างของสภาพแวดล้อม

รังสีคอสมิกและการเร่งความเร็วของการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรม

การไม่มีสนามแม่เหล็กทั่วโลกและชั้นบรรยากาศที่บางมากทำให้พื้นผิวดาวอังคารอ่อนแอ รังสีคอสมิกและแสงอาทิตย์ในระดับที่สูงมากจะเข้าถึงพื้นอย่างต่อเนื่อง การได้รับสารอย่างต่อเนื่องนี้ทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาอันทรงพลังสำหรับการกลายพันธุ์ใน DNA สารพันธุกรรมของผู้ล่าอาณานิคมจะมีการเปลี่ยนแปลงในอัตราที่สูงกว่าที่บันทึกไว้บนโลกมาก

การกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมแสดงถึงวัตถุดิบของการวิวัฒนาการทางชีววิทยา เมื่อรวมกับความกดดันของสภาพแวดล้อมที่อันตรายถึงชีวิต พวกมันจะเร่งกระบวนการคัดเลือกโดยธรรมชาติ ลักษณะที่ทำให้เซลล์ต้านทานรังสีได้มากขึ้นจะกลายเป็นข้อได้เปรียบในการเอาชีวิตรอดอันล้ำค่า บุคคลที่มีลักษณะเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะเข้าสู่วัยเจริญพันธุ์มากขึ้น

การไม่มีชีวมณฑลตามธรรมชาติทำให้เกิดแรงกดดันด้านวิวัฒนาการอีกประการหนึ่ง ไมโครไบโอมของมนุษย์ซึ่งประกอบด้วยแบคทีเรียนับล้านล้านที่จำเป็นสำหรับการย่อยอาหารและภูมิคุ้มกันจะเปลี่ยนแปลงไปอย่างมาก

• ไมโครไบโอมในลำไส้ปรับให้เข้ากับอาหารที่ถูกจำกัดของอาณานิคมเกษตรกรรม
• แบคทีเรียที่ผิวหนังกลายพันธุ์เนื่องจากการถูกกักขังในชุดอวกาศ
• ระบบภูมิคุ้มกันสูญเสียการสัมผัสกับเชื้อโรคบนบกทั่วไป
• ปฏิกิริยาทางเคมีอาจทำให้กลิ่นตัวของแต่ละคนเปลี่ยนไปได้

การกักขังในแหล่งที่อยู่อาศัยเทียมจะจำกัดความหลากหลายของจุลินทรีย์ที่มีอยู่ ข้อจำกัดทางชีวภาพนี้จะส่งผลต่อสุขภาพโดยทั่วไป และอาจส่งผลต่อกลไกการเลือกคู่ครองโดยสัญชาตญาณด้วยซ้ำ ชีววิทยาของมนุษย์จะขึ้นอยู่กับระบบนิเวศระดับจุลภาคที่ขนส่งและเพาะปลูกบนฐานอวกาศเท่านั้น

การแยกตัวทางภูมิศาสตร์และกระบวนการเก็งกำไรแบบอัลโลแพทริค

แนวคิดของการเก็งกำไรแบบ allopatric อธิบายว่าสายพันธุ์ใหม่เกิดขึ้นจากการแยกทางกายภาพได้อย่างไร บนโลก ปรากฏการณ์นี้มักเกิดขึ้นเมื่อประชากรอยู่อย่างโดดเดี่ยวบนเกาะห่างไกล หากไม่มีการไหลของยีนไปทั่วทั้งทวีป การกลายพันธุ์เฉพาะที่ก็จะสะสมอย่างอิสระ หลักการทางชีววิทยาเดียวกันนี้จะนำไปใช้กับระดับดาวเคราะห์

ในช่วงสองสามทศวรรษแรกของการสำรวจ ภารกิจการจัดหาจะรักษาระดับการแลกเปลี่ยนทางพันธุกรรมเอาไว้ การที่นักบินอวกาศหน้าใหม่เข้ามาอย่างต่อเนื่องจะผสม DNA ของอาณานิคมเข้ากับรูปแบบภาคพื้นดิน อย่างไรก็ตาม เป้าหมายสูงสุดของหน่วยงานด้านอวกาศคือการสร้างการตั้งถิ่นฐานแบบพอเพียงได้อย่างเต็มที่ ประชากรที่อยู่โดดเดี่ยวประมาณ 10,000 ถึง 11,000 คนจะเป็นจำนวนที่เหมาะสมที่สุดที่จะรับประกันความหลากหลายทางพันธุกรรมในช่วงแรกและหลีกเลี่ยงการเบี่ยงเบนทางพันธุกรรม

เมื่อเวลาผ่านไปหลายศตวรรษ การพึ่งพาอาศัยกันบนโลกก็จะลดลงจนกระทั่งยุติลงอย่างสมบูรณ์ จากจุดแตกหักนี้ ประชากรทั้งสองจะดำเนินตามเส้นทางวิวัฒนาการที่แตกต่างกัน ความแตกต่างทางสัณฐานวิทยา สรีรวิทยา และการรับรู้จะเด่นชัดมากจนการสืบพันธุ์ระหว่างมนุษย์โลกและดาวอังคารอาจไม่สามารถทำได้ทางชีวภาพ เหตุการณ์สำคัญนี้จะกำหนดการกำเนิดอย่างเป็นทางการของสายพันธุ์ใหม่ที่ปรับให้เข้ากับโลกใหม่ได้อย่างสมบูรณ์แบบ

ความท้าทายด้านการสืบพันธุ์และบทบาทของการตัดต่อยีน

ความมีชีวิตของการตั้งครรภ์อย่างปลอดภัยนอกโลกยังคงเป็นหนึ่งในความลึกลับที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในวิทยาศาสตร์อวกาศ การทดลองกับสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในเครื่องจำลองสภาวะไร้น้ำหนักเผยให้เห็นข้อบกพร่องที่สำคัญในการพัฒนาของตัวอ่อน การก่อตัวเบื้องต้นของโครงกระดูก อวัยวะภายใน และระบบไหลเวียนโลหิตขึ้นอยู่กับสัญญาณทางกายภาพที่เกิดจากแรงโน้มถ่วงมาตรฐาน ยาจะต้องเข้ามาแทรกแซงอย่างจริงจังเพื่อให้แน่ใจว่าการคลอดบุตรคนแรกจะประสบความสำเร็จ

เพื่อเอาชนะอุปสรรคที่กำหนดโดยธรรมชาติ นักวิทยาศาสตร์กำลังพิจารณาการใช้เทคโนโลยีขั้นสูง การตัดต่อยีนเป็นเครื่องมือที่มีศักยภาพในการเตรียมร่างกายมนุษย์ก่อนการเดินทาง การเปลี่ยนแปลง DNA เพื่อเพิ่มความแข็งแรงของกระดูกหรือความทนทานต่อรังสีจะช่วยลดความทุกข์ทรมานจากการปรับตัวได้หลายชั่วอายุคน การรบกวนโดยตรงนี้จะเร่งการปรับตัว โดยแทนที่การวิวัฒนาการทางธรรมชาติที่ช้าด้วยการปรับเปลี่ยนที่ออกแบบโดยห้องปฏิบัติการ

การใช้พันธุวิศวกรรมในมนุษย์ทำให้เกิดข้อถกเถียงทางจริยธรรมที่ซับซ้อนเกี่ยวกับการรักษาอัตลักษณ์ทางชีวภาพของเรา การปรับเปลี่ยนรหัสพันธุกรรมเพื่อทำให้ชีวิตในอวกาศเป็นไปได้หมายถึงการเริ่มต้นสปีชีส์แบบเทียม การแข่งขันในอวกาศยุคใหม่ซึ่งขับเคลื่อนโดยภารกิจหุ่นยนต์และโครงการสำรวจที่มีมนุษย์ควบคุม ทำให้การสนทนานี้เป็นเรื่องเร่งด่วนมากขึ้น อนาคตของมนุษยชาตินอกเหนือจากดาวเคราะห์สีน้ำเงินจะต้องมีการตัดสินใจที่ยากลำบากเกี่ยวกับขีดจำกัดของชีววิทยาและเทคโนโลยี