大灭绝后，人类可以重新殖民地球

最近，我们看到的每一部电影、书籍和视频游戏似乎都与未来的启示录有关。科学文章也为地球及其居民描绘了一个严峻的未来。如果不是全球变暖会让我们陷入困境，那将是核武器、流行病或人工智能的失控。即使我们能够克服这些威胁，我们仍然必须与过去造成大规模灭绝的许多自然力量作斗争。我们真的可以让小行星转向，平息火山爆发，并找到足够深的食物和温暖的绿洲以在严重的冰河时代生存吗？尽管我们在灾难电影中看到了英雄气概，但这些问题的答案更有可能是不、不和不。可是等等。也许你还看过关于人类试图在地下掩体或太空殖民地（可能在火星或月球）中度过灭绝事件的电影。是的，这些可能会作为避难所长达十年左右，但对于更持久的灭绝事件，它们将毫无用处。只要地球继续为他们提供食物、补给和备件，太空殖民地就会保护他们的居民。正是在发生重大灭绝事件期间，这些运输才会戛然而止。太空殖民地的物理条件非常令人生畏——寒冷的温度、严重的太空辐射以及缺水和缺氧——以至于避难所建在山上。相比之下，珠穆朗玛峰或海底将是伊甸园。掩体或太空殖民地对持续一百万年的灭绝事件有什么好处？十亿年后，当地球本身在最后的太阳膨胀中完全被焚毁时，我们可以做些什么来拯救地球生命？我建议有一种方法可以拯救人类和地球生命，不仅可以避免我们目前的愚蠢行为，还可以避免大部分或所有自然灾害——甚至是遥远未来的自然灾害。您可能会认为这比启示录电影中荒谬的救援任务更不可能。然而，迈向成功的长期生存计划的关键第一步可能已经采取了。核心思想是这样的。虽然人类、动物和植物会在足够强大的大规模灭绝事件中灭亡，但它们冷冻保存的胚胎和植物种子可能会存活下来。这些可以储存在地下深处的掩体中用于短期事件，也可以存储在全自动轨道航天器中用于长期和未来事件。在天启事件后有利的地表条件返回地球后，胚胎将被解冻并使用新兴的外生辅助生殖技术进行培育：胚胎在自然子宫外发育成新生儿。新生的人类和动物将由机器人监护人和农民抚养。我们已经知道，人类婴儿可以从体外受精二十年冷冻保存的胚胎中诞生，但从理论上讲，这个时期可能是数千年甚至数百万年。北极轮虫——一种微观的多细胞动物——在处于冰冻状态 24,000 年后最近复活了。更令人惊讶的是，从缺氧的深海沉积物中恢复的未冻结细菌物种在悬浮状态存在 1 亿多年后又复活了。这些胚胎生存任务的关键要求是能够支持完整的外胚发育的人工子宫系统。值得注意的是，此类系统的操作核心已经为动物开发，很快将可用于人类婴儿。这些系统进行所谓的部分外生。他们的目的是支持无法在母亲子宫内完全发育的极早产儿。 Biobag 和 EVE 等系统通过向胎儿提供通常由母体胎盘提供的所有物质（例如氧气、营养物质和电解质）并从胎儿中去除废物来运作。

在人类生存任务中，冷冻保存的胚胎将是早期胚胎——太小而无法通过手术连接到这些系统之一。相反，胚胎必须能够直接植入模仿自然子宫的冷冻组织中，而自然子宫又将连接到这些核心系统之一。尽管目前受到生物伦理问题的限制，但在完全体外发生方面也取得了真正的进展。在这里，目标是为不育妇女和可能无法自然生育的准父母提供临床援助。由天然子宫切片或雕刻的子宫内膜细胞制成的子宫类似物已被用于在健康状态下培育小鼠胚胎多日。虽然无法预见的障碍可能会阻碍这些努力，但在不久的将来更有可能实现完全的外生。一旦合适的人造子宫系统到位，我认为有效任务设计的关键是在单一、统一的方案中全面规划所有可能的未来灭绝事件。通过这种方式，可以实现最高效率，因为可以在后续任务中反复使用相同的地面基础设施。这种类型的方案如上图所示。它采用了已经讨论过的两个熟悉的元素：传统的地下避难所和载人轨道航天器（1 和 2）。这些将仅用于持续仅十年左右的短期事件。对于更长的事件，轨道器和掩体中的一些成年机组人员将被冷冻保存的胚胎（3 和 4）取代。胚胎允许更长的任务，因为与成年船员相比，它们的食物、能源和维护成本将大大降低。有了足够的人工子宫系统，一旦合适的表面条件恢复，殖民者的数量就可以迅速增加。然而，外生发生真正闪耀的地方是大规模或未来的大规模灭绝。对于这些事件，成年船员将完全被胚胎和机器人取代。只要制冷设备和能源供应持续，胚胎就可以储存在非常深的地堡中，可能长达一个世纪 (5)。在更长的时间内，携带冷冻胚胎和植物种子的航天器必须保持在轨道上，可能在火星周围，在那里他们可以利用太空的自然制冷。许多航天器将驻扎在那里，每个航天器都瞄准遥远未来地球的特定时期。在适当的时候，特定物种的模块化飞行器将降落到地球并开始引入植物和动物 (6)。在下一个物种模块下降到地表之前，可能需要数百年甚至数千年的时间。各种植物和小动物模块将在一段时间后推出更复杂的哺乳动物模块。在机器人已经建立了一个稳定的农场运营之后，装有人类胚胎的模块可能会最后着陆。开发人工智能来协调这一切的挑战当然是巨大的。但如果说过去几十年教会了我们什么，那就是人工智能未来发展的速度将呈指数级增长。如果 iPhone 和 DeepMind 能在这短短的时间内出现，那么用于从胚胎阶段抚养婴儿和运行计算机化农场的 AI 还会远吗？为了在数千或数百万年内保持其功能，轨道航天器大部分时间都需要“休眠”。它们本身就像种子一样。甚至他们的人工智能系统也会完全关闭，只是间歇性地启动以做出决策和路线修正。你可能会认为以这种方式抚养孩子——没有父母或支持的“村庄”——对他们来说是不公平的。但在这里，我们必须再次考虑人工智能的快速发展。我们不能指望机器人父母真的和爸爸妈妈一样，但他们可能会非常接近“露西阿姨”或“约翰叔叔”。再加上农场动物和图书馆——包括实体的和数字的——这些孩子的生活确实可以很丰富。

我提到过，由于太阳的最后一次膨胀，地球有一天会变得完全无法居住。为了应对这种威胁——以及任何其他彻底的灾难性事件——需要人类和动物的胚胎最终被送到系外行星并通过外发生在那里长大。您可能对这方面很熟悉，因为它最近出现在一些流行作品中，例如《星际穿越》和《由狼养大》。然而，这些节目并没有对胚胎方法进行适当的公正处理。胚胎太空殖民在很大程度上避免了载人太空旅行的技术障碍。对于冷冻保存的胚胎，如果航天器需要数千年才能到达它们的系外行星目的地，这并没有什么区别。大多数情况下，它们将再次处于“休眠”状态。科幻小说中的快速宇宙飞船只是技术人员的幻想——在绘图板上无处可去，也永远不可能。除了关于外生和机器人父母的明显生物伦理问题之外，您可能想知道人类是否真的有道德许可将人类胚胎送到未来的地球或系外行星上进行殖民。在我们自己的时代，我们对其他物种的伤害还不够吗？也许我们应该让地球上的进化顺其自然，让其他智能物种尝试一下。也许我们应该不理会系外行星——不管它们是否会进化生命。在这方面，与载人任务相比，胚胎方舟的一个很好的特点是，它们可以在检测到其他生命形式的情况下灵敏和灵活地做出反应。他们可以选择在那个时候不部署。他们只能在轨道上耐心等待，直到没有人的权利受到侵犯。再说一次，只要人类本身被排除在外，也许你会觉得将物种发送到未来的地球和系外行星会很舒服。鉴于我们骇人听闻的生态记录，我们当然可以完全禁止人类进入未来。虽然过去曾建议过“无人”项目，但我认为将我们排除在外是错误的。仅人类就具有作为地球生命催化剂的独特能力。通过将人类纳入船上，我们建立了在未来地球或系外行星上可能出现新文明的可能性，然后它们可以发出自己的胚胎任务：将地球生命发送到更晚的未来地球和其他系外行星。整个银河系的生命进步可能是指数级的。如果没有人类，每一个成功的播种项目都会在那里开始和结束。使用我所描述的结合基于地球和基于系外行星的任务的综合胚胎方法，人类最终可以殖民我们银河系的遥远部分，并可能在更广阔的宇宙之外进行殖民。目前，宇宙学家同意宇宙会终结，但不能同意它是否会处于“大撕裂”、“热死”或其他情况。如果不能确定未来宇宙的明确“杀手”，那么谨慎的侦探可能会认为没有杀手的可能性——我们的宇宙可以无限期地继续下去。我自己在重力和宇宙学研究方面的工作表明，这很可能是这样。在这种情况下，人类和地球生命实际能走多远没有理论上的限制。时间是实施上述方法的关键。我们的技术文明显然很脆弱，可能很快就会失败。如果在那之前没有发送任务，我们很可能会在未来的灭绝事件中灭绝。然而，即使在启动此类任务之后，我们的工作也不会完成。长期生存的关键是继续开展胚胎任务——始终领先于大规模灭绝和行星死亡。套用达尔文的话说，长期生存是一场数字游戏。如果我们的文明真的想要确保其长期生存，我们将永远不会停止掷骰子——将胚胎方舟发送到未来的地球和其他世界。

这个故事是 Science X Dialog 的一部分，研究人员可以在其中报告他们发表的研究文章的发现。访问此页面以获取有关 ScienceX Dialog 以及如何参与的信息。更多信息：Matthew R. Edwards，Android Noahs 和胚胎方舟：全球灾难生存和太空殖民中的外生，国际天体生物学杂志（2021 年）。 DOI：10.1017/S147355042100001X 简历：Matthew Edwards 在多伦多大学图书馆工作多年。他研究各种理论课题，包括生命起源、引力物理学、地球物理学和宇宙学。 2002 年，他编辑了《推动引力：勒萨奇引力理论的新视角》一书。引文：人类可以在具有外生作用的大规模灭绝后重新殖民地球（2021 年，8 月 6 日），该文件于 2021 年 8 月 6 日从 https://sciencex.com/news/2021-08-humans-recolonize-earth-mass-extinctions.html 检索到受版权保护。除了出于私人学习或研究目的的任何公平交易外，未经书面许可，不得复制任何部分。内容仅供参考。