Hoe kunnen mensen evolueren om te overleven in de ruimte

Als we hopen om ooit de Aarde te verlaten en het heelal te verkennen, zullen onze lichamen een stuk beter moeten zijn om de barre omstandigheden van de ruimte te overleven. Door middel van synthetische biologie hoopt Lisa Nip om de speciale krachten van microben op Aarde te benutten - zoals de mogelijkheid om straling te weerstaan - om de mens meer geschikt te maken voor het verkennen van de ruimte. "We naderen een tijd waarin we zullen kunnen beslissen over ons eigen genetische lot", zegt Nip. "Het versterken van het menselijk lichaam met nieuwe vaardigheden is niet langer een kwestie van hoe, maar van wanneer."

Ook op aarde zelf zijn er weinig gebieden

die voor de mens gastvrij zijn,

maar we hebben het overleefd.

Toen de huizen en de broodwinning

van onze primitieve voorouders
gevaar liepen,

durfden ze op weg te gaan
naar onbekende gebieden,

op zoek naar betere kansen.

Als afstammelingen
van deze ontdekkingsreizigers

stroomt hun nomadenbloed
door onze aderen.

Maar tegelijkertijd lijkt het alsof wij,

door onze brood en spelen

en verwikkeld in oorlogen met elkaar,

dat verlangen om te ontdekken
zijn kwijtgeraakt.

Wij zijn als soort uniek geëvolueerd

voor de Aarde, op de Aarde
en door de Aarde,

en zo tevreden zijn we
met onze leefomstandigheden

dat we zelfgenoegzaam zijn geworden
en gewoon te druk bezig

om op te merken
dat haar middelen eindig zijn

en dat ook het leven
van onze zon eindig is.

Terwijl Mars en alle films erover

een nieuwe impuls gaven
aan de ruimtevaart,

lijken weinigen van ons echt te beseffen

dat onze soort te fragiel is

en jammerlijk ongeschikt voor reizen
van lange duur in de ruimte.

Laten we een uitstap
naar jullie lokale bos maken

voor een snelle realiteitstest.

Even de hand opsteken:

hoeveel hier denken dat ze in staat zijn
om in deze weelderige wildernis

een paar dagen te overleven?

Nou, dat zijn er veel.

Wat dacht je van een paar weken?

Dat is nog een hoop.

Wat dacht je van een paar maanden?

Dat is ook behoorlijk goed.

Laat ons nu veronderstellen
dat er in dit lokale bos

een eeuwige winter heerst.

Dezelfde vragen: hoeveel denken in staat
te zijn om er een paar dagen te overleven?

Dat is heel veel.

Wat dacht je van een paar weken?

Om het nog leuker te maken, veronderstel
dat het enige beschikbare water

bevroren is en kilometers
onder de oppervlakte zit.

Voedingsstoffen in de bodem zijn
zo minimaal dat er geen vegetatie is

en er is nauwelijks
een noemenswaardige atmosfeer.

Dat zijn slechts een paar voorbeelden

van de vele uitdagingen
die ons te wachten staan

op een planeet als Mars.

Hoe kunnen we onszelf harden
voor bestemmingen zo ver verwijderd

van een tropische vakantie?

Zullen we voortdurend voorraad
vanaf de Aarde moeten opsturen?

Een ruimtelift bouwen
of onmogelijk lange transportlijnen

die die planeet met de onze verbinden?

En hoe kunnen we er Aards voedsel kweken?

Maar ik loop te ver vooruit.

Om een nieuw thuis te vinden
onder een nieuwe zon

zullen we waarschijnlijk
veel tijd moeten besteden

aan de reis in de ruimte zelf,

op een schip,
een hermetische vliegende doos,

eventueel vele generaties lang.

De langste ononderbroken tijd
die een mens doorbracht in de ruimte

is 12 tot 14 maanden.

Uit ervaringen
van astronauten in de ruimte

weten we dat tijd doorbrengen
in een omgeving met microzwaartekracht

botverlies, spieratrofie en
cardiovasculaire problemen inhoudt.

En dat naast vele andere complicaties

die uiteenlopen van het fysiologische
tot het psychologische.

En wat te denken over macrozwaartekracht,

of andere veranderingen
in de zwaartekracht

van de planeet
waarop we gaan terechtkomen?

Kortom, onze kosmische reizen
zijn vol gevaren,

zowel bekende als onbekende.

Tot nu toe hebben we gekeken
naar nieuwe mechanische technologieën

of die geweldige nieuwe generatie robots

om veilig de ruimte te verkennen.

Prachtig als ze zijn,
denk ik dat de tijd is gekomen

om deze omvangrijke
elektronische reuzen aan te vullen

met wat de natuur al heeft bedacht:

de microbe,

een eencellig organisme dat zelf
een zelf-genererende, zelf-herstellende,

levende machine is.

Ze behoeft relatief weinig onderhoud,

biedt veel flexibiliteit in het ontwerp

en kan worden meegevoerd
in een plastic buisje.

Het type wetenschap dat ons in staat stelt
haar mogelijkheden te gebruiken,

heet synthetische biologie.

Ze komt voort uit de moleculaire biologie,

die ons antibiotica
en vaccins heeft gegeven

en betere manieren
om de fysiologische nuances

van het menselijk lichaam te observeren.

Met de synthetische biologie kunnen we nu

de genen van bijna elk organisme bewerken,

microscopisch of niet,

met een ongelooflijke snelheid
en betrouwbaarheid.

Gezien de beperkingen
van onze kunstmatige machines

zal de synthetische biologie
niet alleen ons voedsel,

onze brandstof en onze omgeving
kunnen bewerken,

maar ook onszelf,

om te compenseren
voor onze fysieke tekortkomingen

en om ons overleven
in de ruimte veilig te stellen.

Om jullie een voorbeeld te geven
van hoe we synthetische biologie

bij de verkenning van de ruimte
kunnen gebruiken,

kijken we opnieuw naar het Marsmilieu.

De samenstelling van Marsbodem

lijkt op Hawaïaanse vulkanische as
met sporen van organisch materiaal.

Stel nu, hypothetisch:

wat als de bodem van Mars
plantengroei zou kunnen ondersteunen

zonder gebruik te maken
van Aardse voedingsstoffen?

Maar hoe kunnen we onze planten
koudetolerant maken?

Omdat de gemiddelde temperatuur op Mars

een zeer ongezellige -60 °C is.

En hoe maken we onze planten
droogtetolerant?

Aangezien het meeste water
dat zich er vormt als rijp

sneller verdampt
dan dat ik ‘verdampen’ kan zeggen.

Het blijkt dat we dit soort dingen
al hebben gedaan.

Door genen voor antivrieseiwit
te lenen van vissen

en genen voor droogtetolerantie
van andere planten zoals rijst

en ze in te voegen in de planten
die ze nodig hebben,

hebben we nu planten die tegen
de meeste droogte en vrieskou kunnen.

Ze zijn op Aarde bekend als ggo's,

of genetisch gemodificeerde organismen,

en we vertrouwen op hen om alle monden
van de menselijke beschaving te voeden.

De natuur doet dergelijke dingen al,

zonder onze hulp.

We hebben gewoon nauwkeuriger manieren
gevonden om het te doen.

Waarom willen we nu

de genetische samenstelling
van planten veranderen voor de ruimte?

Het niet doen zou betekenen

dat we op een geheel nieuwe planeet
eindeloze hectaren grond moeten aanpassen

door het inbrengen van enorme
hoeveelheden atmosferische gassen

en er vervolgens een gigantische
glazen koepel overheen moeten bouwen.

Dat is een onrealistische
technische onderneming

en het zou al snel neerkomen
op superduur vrachtvervoer.

Een van de beste manieren om te zorgen

voor onze voedselvoorziening en lucht

is organismen meenemen die zijn ontworpen

voor die nieuwe en veeleisende omgevingen.

Die gemanipuleerde organismen
moeten de planeet dan 'terravormen',

zowel op de korte als de lange termijn.

Deze organismen kunnen dan ook
medicijnen of brandstof maken.

Dus we kunnen
synthetische biologie gebruiken

om sterk gemanipuleerde
planten mee te nemen,

maar wat kunnen we nog meer doen?

Ik zei al eerder dat we als soort

specifiek voor planeet Aarde
ontwikkeld zijn.

Dit feit is niet veel veranderd
in die laatste vijf minuten,

terwijl jullie hier zaten
en ik daar stond.

Als iemand van ons
nu op Mars werd gedumpt,

zelfs met voldoende voedsel,
water, lucht en een pak,

zouden we waarschijnlijk onaangename
gezondheidsproblemen ondervinden

door de ioniserende straling
die het oppervlak bombardeert

van planeten als Mars,
die weinig of geen atmosfeer hebben.

Tenzij we van plan zijn
om ondergronds te blijven

voor de duur van ons verblijf
op elke nieuwe planeet,

moeten we betere manieren vinden
om onszelf te beschermen

zonder nu direct
een harnas te moeten dragen

dat ongeveer even zwaar is
als je eigen lichaam,

of te moeten schuilen
achter een loden muur.

Laten we dus de natuur
als inspiratiebron nemen.

Tussen de overvloed
van leven hier op aarde

is er een groep organismen
bekend als extremofielen,

of liefhebbers
van extreme leefomstandigheden --

misschien ken je ze nog wel
uit de biologieles.

Een van deze organismen
is de bacterie Deinococcus radiodurans.

Ze kan tegen koude,
dehydratie, vacuüm, zuur

en vooral straling.

De mechanismen voor
stralingstolerantie zijn bekend.

We moeten alleen nog de relevante
genen aanpassen bij zoogdieren.

Dat is niet eenvoudig.

Vele facetten spelen een rol
bij stralingstolerantie.

Het is niet alleen maar
het overdragen van een gen.

Maar met een beetje menselijk vernuft

en een beetje tijd,

denk ik dat het niet
uitzonderlijk moeilijk is.

Al zouden we maar een fractie kunnen lenen
van haar stralingstolerantievermogen,

zou dat oneindig veel beter zijn
dan wat we al hebben,

de melanine in onze huid.

Met de instrumenten
van de synthetische biologie

kunnen we het vermogen
van Deinococcus radiodurans benutten

om te gedijen onder normaal gesproken
dodelijke stralingsvoorwaarden.

Hoe moeilijk het ook te zien is:

homo sapiens, de mens, evolueert elke dag

en blijft nog steeds evolueren.

Duizenden jaren van menselijke evolutie

hebben niet alleen mensen
als Tibetanen voortgebracht,

die kunnen gedijen
in zuurstofarme omstandigheden,

maar ook Argentijnen, die arseen
kunnen innemen en metaboliseren,

het chemische element
dat de meeste mensen doodt.

Elke dag evolueert het menselijk
lichaam door toevallige mutaties

die sommige mensen in staat stellen
om te overleven in moeilijke situaties.

Maar, en dat is een grote maar,

een dergelijke evolutie vereist
twee dingen die we niet altijd hebben

of ons kunnen veroorloven,

en dat zijn: dood en tijd.

In de strijd van onze soort
voor een plaats in het universum

hebben we niet altijd de tijd die nodig is

voor de natuurlijke evolutie
van de extra functies

om te kunnen overleven op andere planeten.

We leven in wat E.O. Wilson de tijd
van de gen-ontduiking heeft genoemd,

waarin we onze genetische afwijkingen

als mucoviscidose
of spierdystrofie verhelpen

met tijdelijke externe supplementen.

Maar met elke dag die voorbijgaat,

komt de tijd van
vrijwillige evolutie naderbij,

een tijd waarin we als soort
de mogelijkheid zullen hebben

om te kiezen voor
onze eigen genetische bestemming.

Het voorzien van het menselijk lichaam
van nieuwe vaardigheden

is niet langer een kwestie van hoe,

maar van wanneer.

Met behulp van synthetische biologie

de genetische samenstelling
van levende organismen veranderen,

vooral dan die van onszelf,

is niet zonder morele
en ethische dilemma's.

Zal onszelf manipuleren
ons minder mens maken?

Maar ja, wat is de mensheid anders

dan bewust geworden sterrenstof?

Waar moet het menselijk genie
zichzelf op richten?

Het is toch een beetje zonde
om achterover te leunen

en het zijn gang laten gaan.

Hoe kunnen we
gebruik maken van onze kennis

om onszelf te beschermen
tegen de gevaren van buitenaf

en ook om onszelf
te beschermen tegen onszelf?

Ik stel deze vragen niet

om angst voor de wetenschap op te wekken,

maar toon de vele mogelijkheden

die de wetenschap al heeft geboden
en blijft bieden.

We moeten dat als mensen samen bespreken
en de oplossingen omarmen,

niet alleen met voorzichtigheid,

maar ook met moed.

Mars is één bestemming,

maar het zal niet onze laatste zijn.

Onze ware buitengrens
is de lijn die we moeten oversteken

om te beslissen wat we kunnen
en moeten maken

van de onwaarschijnlijke
intelligentie van onze soort.

De ruimte is koud, wreed en meedogenloos.

Ons pad naar de sterren
zal vol hindernissen zijn.

We moeten niet alleen
uitzoeken wie we zijn,

maar ook waar we naartoe willen.

De antwoorden zullen liggen in onze keuze
voor of tegen de technologie

die we hebben opgedaan uit het leven zelf.

Ze zullen ons definiëren voor de rest
van onze tijd in dit universum.

Dank u.

(Applaus)