Генная инженерия как альтернатива магнитосфере (радиационная защита)

Я пытаюсь понять, как построить человеческую колонию на луне (75% размера Земли) газового гиганта.

Некоторые детали планетарной системы, выбранной для колонизации:

  • Звезда главной последовательности K-типа (около 60% размера Солнца, оранжевого цвета, излучение меньше, чем у Солнца);
  • большой пояс астероидов, из которого можно добывать все необходимые материалы;
  • газовый гигант находится в зоне Златовласки (ближе к звезде, чем в нашей Солнечной системе);
  • у этого газового гиганта нет сильной магнитосферы;
  • у него 3 луны, самая большая из которых колонизируется;
  • эта луна — единственный кандидат во всей звездной системе для основания колонии.

Колонисты не имеют контакта с Землей и не могут получать припасы или обновления технологий. Большинство из них — ученые (не только STEM, но и социальные науки) и инженеры. Команда очень маленькая — до 200 человек.

Их генно-инженерные технологии на более высоком уровне, чем сегодня, но не на уровне магии. Например:

  • Доступны корректирующие генетические методы лечения, которые изменяют все клетки за относительно короткое время, но их эффективность ограничена исправлением/изменением небольших фрагментов ДНК. Изменения во взрослых организмах на хромосомном уровне и массивные тканевые преобразования (например, смена пола) невозможны.
  • Использование таких методов, как CRISPr, позволяет вносить постоянные наследуемые генетические изменения, даже когда терапия назначается взрослым (не уверена в отношении женщин, но определенно мужчин).
  • «Дизайнерские младенцы» не только возможны, но и технология будет широко использоваться, чтобы избежать узкого места населения и эффекта Основателя.
  • Расшифрованные геномы различных видов легко доступны в цифровой форме и могут быть синтезированы в лаборатории.
  • Общее понимание генома человека (за что отвечают гены и их группы) намного выше, чем сегодня, но не на 100%. Таким образом, невозможно создать расу высокоинтеллектуальных сверхчеловеческих существ с точным набором характеристик.

У колонистов нет моральных или этических ограничений на эксперименты. Но они хотели бы максимально избежать создания человеческих химер. Их главная цель - обеспечить выживание колонии, сохраняя при этом человека.

На Земле есть некоторые виды, устойчивые к радиации, в частности Deinococcus radiodurans и Thermococcus gammatolerans . Оба микроорганизма могут восстанавливать повреждения ДНК даже после получения очень высоких доз радиации. Теоретически мы можем использовать их геном, чтобы выяснить, какие гены отвечают за устойчивость к радиации, а затем модифицировать геномы всех других видов (людей, флоры, фауны и т. д.). Возможно, первое поколение колонистов не сможет подвергнуться такой радикальной трансформации и будет приковано к радиационным убежищам. Но все последующие поколения и экосистема будут защищены.

Интересно, является ли это осуществимой стратегией. Есть ли какие-либо другие соображения, которые я должен иметь в виду (например, атмосфера Луны ухудшается со скоростью, превышающей скорость ее восполнения роботами-исследователями астероидов)?

Ответы (3)

Вот в чем дело: человеческие клетки и ДНК уже имеют множество механизмов восстановления ДНК. Основная причина, по которой эти бактерии справляются с этим намного лучше, чем наши клетки, заключается в том, что они настолько просты и несложны по сравнению с нами. К сожалению, эти большие различия означают, что любой изящный механизм, который используют бактерии, просто не будет работать в клетках человека. Вам лучше заставить своих ученых разработать совершенно новый человеческий защитный механизм и отредактировать его вместо этого.

Что я должен изучить? Похоже, что наиболее эффективные механизмы репарации ДНК основаны на копировании уже существующей матрицы. Я не уверен, что это хорошая идея — иметь резервные копии генома в клетках человека.
Я не уверен, что восстановление ДНК является причиной устойчивости радиодурана. Если radiodurans устойчив, потому что он может модифицировать свою клеточную стенку, то для человека это бесполезно.
@Ольга Простой. Пусть они создадут механизм, позволяющий поврежденной клетке копировать ДНК соседней, но здоровой клетки. Резервные хромосомы в одной и той же клетке действительно усложнили бы репликацию клеток, а не это.

Если такая технология сохранения ДНК вообще будет доступна, она будет бесценна для множества применений, включая, помимо прочего:

  • Профилактика рака.
  • Сдерживание ретровируса (СПИД)
  • Против старения.

Основная трудность заключается в том, что такие методы глубоко укоренились в клеточном метаболизме; неясно, какое другое влияние они могли бы оказать на общее построение сложного организма, каким мы являемся.

Обратите внимание, что у нас гораздо меньше генов, чем фенотипических характеристик (на порядки), это означает, что один ген влияет на многие области (это другое, например, у членистоногих); у сложного позвоночного невозможно изменить ни одного признака .

Я понимаю практические трудности генной инженерии. Только несколько признаков (например, цвет глаз) можно надежно изменить. Но это не цель. Хотя эксперименты с генетическими манипуляциями и связанными с ними моральными проблемами были бы хороши для развития сюжета и персонажей. Мне придется прибегнуть к отложенному неверию, чтобы сделать все формы жизни в колонии устойчивыми к радиации. Но я хочу попытаться избежать очевидных ошибок в физике.

Я думаю, инженерия из бактерий не будет нашим первым подходом.

Я думаю, что мы попытаемся усовершенствовать или создать собственные механизмы репарации ДНК, прежде чем разрабатывать новые механизмы, от бактерий до загрузки. Я забыл, является ли D. radiodurans (и т. д.) радиационно-устойчивым из-за репарации ДНК или из-за какой-то новой особенности его клеточной стенки - например, способности образовывать споры. Посмотрите на это. Если они устойчивы, потому что создают особую клеточную оболочку, это определенно не сработает на людях.

Мы, люди, можем до некоторой степени восстанавливать радиационные повреждения. Подумайте о людях, которые более восприимчивы к ультрафиолетовому излучению (пигментная ксеродерма). Они менее хороши во врожденных механизмах восстановления.

Если бы я жил в вашей колонии, я бы предложил своим коллегам генетически усилить нашу врожденную способность восстанавливать ДНК (и другие радиационные повреждения), а не вводить бактериальные гены.

D. radiodurans, по-видимому, использует несколько различных механизмов: 1) несколько копий своего генома в своей клетке; 2) копирование ДНК другой клетки D. radiodurans; 3) несколько иной способ хранения самой ДНК.
Хорошо, вы в курсе того, как они работают.
Генная инженерия как альтернатива магнитосфере (радиационная защита)
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v