於外星上提供人類生活所需的生命科技

在火星上居住需要什麼？琳•若斯柴爾德在這探索未來太空的討論中，回顧生活在宇宙其他地方的巨大挑戰。她提出一些大膽、創新的方案，諸如用真菌「長出」房屋或用細菌來發電等等，來解決離開地球建立家園所會面臨的問題。

幾千年或幾百萬年來，

我們的祖先抬頭仰望天空，
想知道那裡有什麼。

他們納悶：

人類和地球獨一無二嗎？

我很幸運能夠領著薪水
實際探討這些問題；

對你而言算是個壞消息，

因為你納的稅正付我薪水
去探索其中的一些問題。

大約 10 年前我被告知，

換言之，

我被要求研究
幫人類飛離地球的技術，

這就是我今天的主題。

這是波士頓本地人日常生活的樣貌；

一旦你離開地球就大不相同。

這是我們在 WGBH 電台的上空徘徊。

這是一張非常著名
從月球看地球升起的照片，

看得到地球漸行漸遠。

我喜歡從火星表面看地球的照片。

誰找得到地球？

讓我來幫忙。

（笑聲）

是啊。

關鍵是前往火星的人

無法繼續打電話，

也無法像在太空站上那樣微觀管理。

他們必須靠自己。

因此，在火星那裡的人

將會需要各種各樣的東西，

就像地球上的人需要東西一樣，

諸如運輸、維生、食物、衣服等等。

但與地球不同，他們還需要氧氣，

還得面對這裡三分之一的重力。

他們得擔心棲息地、

能源、高溫、光線和輻射防護，

在地球上無需擔心這些，

因為我們有美麗的大氣層和磁層。

問題是限制很多，

其中最大的問題就是載重
（升空承載質量，upmass）。

多年來我用的數字是

將一罐可樂推入近地軌道
約需一萬美元。

問題是花了一萬美元後

你仍處於近地軌道，

還沒到月球、火星或其他任何地方。

因此得想出辦法

盡可能降低送上太空的質量。

除了質量和成本問題，

還有存儲、靈活度
和可靠性方面的問題。

你不能到了那裡才說：
「哎呀，我忘了帶」，

因為亞馬遜不送貨到火星。

你最好先準備好。

那麼有什麼解決方案？

在接下來的演講

我提的解決之道就是生命。

當你把生命視為科技時

就會意識到：「啊，果真如此，

正是我們需要的。」

這株植物，就像這裡的每個人、

你們的狗、貓和植物等，

都從一個單細胞開始。

想像你一開始的質量很小，

然後長得很大。

雖然我的英雄
查爾斯•達爾文提醒我們

在生物學中沒有設計師這號人物，

但倘若我們擁有設計生物的技術，

能夠設計全新的生物，

來為我們做過去無法想像的事呢？

幾年前，我被指派來推展這個專案，

我面對美國太空總署的一個小組——

想像一群

穿西裝、白襯衫，
外加防筆漬保護套的人——

我瘋狂地推銷：

「這是下一個壯舉」，

以為他們會驚為天人。

然而委員會主席只是直視著我並說：

「是什麼壯舉？」

我想：「好吧，你想要星際迷航？

就給你星際迷航。」

聽我說明這壯舉是什麼。

多年來我們一直
用生物製造生物材料。

這是在格拉斯哥外拍攝的精美照片，

看得到很多很棒的生物材料：

有樹可以用來建房子，

有羊可以取得羊毛和皮革。

快速瀏覽這大廳，
我敢打賭這裡沒有任何人

不用某種動物或植物產品，

都用某種生物材料。

但你知道嗎？

我們不會把羊、樹和東西帶上火星，

由於載重的問題，那樣行不通。

我們會用的方式如下。

這是枯草芽孢桿菌。

那些看得到的白點是孢子，

恰好是一種可以形成
非凡抗性孢子的細菌，

它們已經證明了自己的非凡抗性。

枯草芽孢桿菌孢子
已經長時間暴露在

太空梭的長時照射設備（LDEF）上

將近六年了，

有些倖存在太空中。

令人難以置信的是
它們的表現比我們人類好。

那麼，為什麼不利用這能力來製作

木頭、羊毛、蜘蛛絲等材料，

將其放入枯草芽孢桿菌孢子中

帶離地球呢？

離開地球後要怎麼做？

這張標誌性的照片是
外號「嗡嗡」的太空人艾德林上校，

約在 50 年前登月時，
他回頭看「鷹」號登月艙。

如果你是第一個踏足月球的人，

要在那裡待上三天，

那麼你的確可以靠罐頭過日子；

但是要住上一年半載就不行了。

因此我在加州實際算了一下。

我看過惡魔島禁閉室的平均大小，

讓我告訴你，

「鷹」號登月艙的大小

會和惡魔島的禁閉室大小差不多，

如果艙高只有 150 公分。

生活空間狹窄得如此難以置信，

無法要求人類長時間住在那裡。

那麼何不用這些生物材料
製造點什麼呢？

我的建築師同事克里斯•毛惹

已經完成了我們的提案，

稍後會說明為什麼我站在這裡

手裡一直拿著看似乾掉的三明治。

我們已經提出解決火星棲地的辦法

可能就在於真菌。

如果我現在再次提到吃蘑菇

可能會使所有的人厭煩。

讓我們來討論一下真菌。

或許你熟悉真菌的子實體，

也就是蘑菇。

但實際上我們感興趣的是

表面下的菌絲體，

這些根毛狀的結構，

乃是蘑菇真正主要的部分。

你能拿那些——

這是一張顯微照片——

把真菌放在模具裡，

餵一點食物，

不需要多，它們可以長在木屑上——

這個長在木屑上，

菌絲體將會長滿該結構。

我們在火星模擬物上
實際試種過真菌——

沒有人真的去過火星的表面，

這是模擬火星的表面——

在那裡看得到那些毛髮狀的菌絲體。

真是神奇。

這東西有多強呢？

我可以提供數字和測試之類，

但我認為這可能是最佳的描述方式。

我一個學生證明能坐在上面。

為了要做到，得要弄清楚周遭的環境。

要怎麼做呢？

我的意思是，主意是不錯，

但要怎麼辦到呢？

我們的作法是在實驗室中長菌絲體，

填滿一個像房子一樣的小結構，

大概像充氣的雙層塑膠袋那樣吧——

看到這個我就會想到 L. L. Bean。
（戶外用品網購公司）

把它放入火箭太空船，

送上火星。

火箭降落，

釋出袋子，

加點水，

瞧，你有棲息地了。

你知道這有多酷嗎？

最棒的是你不必預先鑄造。

我們估計

如果實際在現場種植，

可以比現在太空總署用的大型鋼構
節省 90％ 的質量。

讓我再說個好主意。

怎麼處理數位訊息呢？

最有趣的地方是：
你與父母有基因上的聯繫，

它們與它們的父母
也有基因上的聯繫等等，

一直回溯到生命的起源。

那連續從未被打破。

事實上我們今天做得到。

因此，我們實驗室每天都有學生——

波士頓的學生——

甚至排序 DNA，

排好後按「發送」鈕，

送給當地的 DNA 合成公司。

一旦你打破了那從此地
送到彼地的實體連結，

不論是送到查爾斯河對岸

或送上火星並不是重點。

你打破了那個實體的連結。

那麼，一旦你在火星上，

或者在河對岸或任何地方，

你能接收數位訊息，

合成 DNA 實體，

把它放在另一個有機體中，

瞧，你就有了新的能力。

再說一次，你突破實體連結，真棒！

化學呢？

生物學在地球上為我們做化學反應

已經有幾千年了。

我敢打賭，這個房間裡的每個人

今天都吃過生物化學做的東西。

讓我給你一個很大的提示。

另一個想法如何呢？

用 DNA 來製作電線如何？

再說一次，因為我們
努力縮小化一切。

DNA 非常便宜。

草莓含有大量的 DNA。

你可以隨身攜帶草莓，
分離 DNA 出來，

我的一個學生已經找到了一種方法

擷取 DNA，略微調整它，

將銀原子連接在特定之處，

從而製成電線。

多麼酷啊！

既然我們正在談論金屬，

我們將需要將金屬
用於積體電路之類的東西上。

可能我們會想要把它
用在某些結構上之類的。

像積體電路這樣的東西最終會壞掉。

這部分有很多可談，但我不多說了。

當它們壞了的時候，

你去哪裡找這些金屬呢？

沒錯，你可以嘗試用重型設備挖礦，

但是你又碰到了那個載重的問題。

而我總是說，

為新手機找金屬的最佳方法是
回收舊手機的金屬。

如果用生物學

作為獲取這些金屬的技術呢？

怎麼做呢？

看一下維生素瓶的背面，

你就會知道我們體內
實際上用到各種金屬。

因此，我們有很多
蛋白質和其他的生物

能夠結合特定的金屬。

如果我們把這些蛋白質

附著在這種真菌的菌絲體上

製成濾器，

那麼我們能用非常特殊的
方式取出這些金屬，

不需要大型採礦設備。

更棒的是，我們實際上
驗證了一個概念：

我們用那些從蛋白質取出的金屬，

透過離子印表機重新印出積體電路。

再次，多酷啊！

電力：美國太空總署
其中一個中心的負責人問我，

是否可以吸收化學能，
將其轉化為電能。

好消息是不僅電鰻辦得到，

這裡的每個活人都在發電。

你今天吃的部分食物

已用於操作你體內的神經細胞。

即使是「非有情」
（nonsentient）的其他有機體

也正在產生電能。

細菌也是。

有些細菌擅長製作電線。

因此，如果我們能夠妥善利用
把化學能轉為電能的能力

又會多酷呢？

以下是我們談到的一些重要想法。

讓我再說一次：生活 2.0。

例如，我們體內所有的糖
都是右旋的。

為什麼我們不製造左旋的有機體呢？

為什麼不製造一種有機體

來做今天別的有機體做不到的事呢？

有機體通常已經進化到
適應非常特定的環境。

這隻小獅子爬上一棵樹，

稍後我給牠拍了一張照片，

是牠高興地躺在地上。

有機體針對特定環境而演化。

但是如果你能回到合成生物學的想法

並稍做調整呢？

這是我們最喜歡的
黃石公園地景之一：

章魚（Octopus）熱泉。

如果你稍微傾斜頭部，

它看起來就像身體和伸出的觸手。

這裡的溫度高於水沸騰的溫度。

在邊緣看到的那些生物和顏色

實際上與那裡的溫度相匹配，

非常非常高溫的嗜熱生物。

因此，為什麼不拿那些
可以生活在極端環境的生物，

無論是高溫、低溫，

低 pH 值或高 pH 值，

高鹽或高輻射水平，

採取一些這些能力，

把它放入其他生物體中。

這是我的學生稱為
「地獄細胞」的專案——

我喜歡這名字——

我們已經完成了。

我們拿有機體，做了一些調整，

挑戰極限。

這對於讓我們離開地球

和了解宇宙生命極為重要。

最後讓我總結兩個想法。

首先是整體的想法，

我們地球人定居外星的所有需求，

在某種程度上與我們
在地球上的完全一樣：

我們需要食物、住屋等等，

但我們有非常非常不同的限制——

載重、可靠性和靈活度等等。

因為有這些地球上沒有的限制，

不得不考慮本土的石化行業或其他。

這些限制使我們必須發揮創造力。

一旦你釋放了這種創造力——

因為存在新制約之故——

你被迫發展改變遊戲規則的技術，

沒有其他的辦法。

最後，我們得要思考

擺弄生命的 DNA 是個好主意嗎？

簡單的回答是，

大概沒有人在家裡養一窩小狼，

但可能有隻小狗；

今年夏天你可能沒吃蜀黍，
但是吃了玉米。

生物的基因改造

已經持續一萬年或更長時間。

這是不同的做法，

但是突然說

人類永遠不應該擺弄
有機體的基因就有點蠢，

因為我們現在有能力去做

對地球和生命極為有利的事情。

那麼問題是，我們應該嗎？

當然，我覺得我們不僅應該——

至少是為了離開地球——

但實際上如果我們不用合成生物學，

我們永遠解決不了載重的問題。

因此一旦將生命視為一項技術，
就擁有了解決方案。

說到這裡，我想用
我用來結尾的老方式來結束，

說「ad astra」，意思是「前往星際」。

非常感謝，波士頓。

（掌聲）