火星華佗養成記：好好種菜 勝造七級浮屠_風聞

　　作者：王茸

　　校對：楊伯順 王婧彧 張硯斌 張宇辰

　　審閲：遊小波 楊伯順

　　美編：崔鬱

　　後台：庫特莉亞芙卡 李子琦 徐⑨坤 胡永葳

　　好好種菜 勝造七級浮屠

　　話説火星軌道春晚666不？大家去刷火箭飛船了嗎？被新冠搞到待機的地球劇情也沒能擋住人類宇宙天團進擊火星，這麼想想，去太空開一場國際歌舞秀或許真的指日可待。你方火星軌道唱罷，我家水手峽谷登場。腦洞開到這裏，就忍不住要瓜一下宇航員這個職業以後的分工前景，燈光、場記、配音、導演……

　　腦洞和科幻很容易讓人熱血，科學的假設和驗證卻是另外一回事。送人去火星是作家們寫了一個世紀的熱門題材，但是直到土星5號之父沃納·馮·布勞恩（Wernher von Braun）在1953年發表了《火星計劃》這本書（The Mars Project），載人登火這個想法才慢慢從不切實際的幻想裏走出來，並與現實握了握手。儘管距離第一次發表已經過去多年，但這個計劃在現在聽起來仍然是很先鋒的。首先是為科技上的可行性提供了實現的場景，並且闡釋了10條空間飛船、每船70人如何帶着傳統燃料飛抵火星。

　　有興趣的朋友可以利用春節假期感受一下本書的腦洞

　　Image Credit: University of Illinois Press

　　所以，核心還是宇航員，是人呀。是人就有喜怒哀愁和生老病死。這其中，大概最不可控的變量就是病吧。新冠傳播讓大家更加關注公共健康衞生話題，過去一年中，宇航員在空間站生活和飛船航行的健康話題也頻頻曝光。除了特別緊急的醫療情況，宇航員生病後是需要與地面醫生團隊連線進行遠程協助治療的。事實上，坐鎮地球的醫療團隊也解決過宇航員在國際空間站的血栓問題。

　　國際空間站上的醫療包

　　Image credit: NASA

　　科技有着長足進步，但挑戰尚存。從製造一個可供宇航員自由呼吸的火星定居點，到能種出滿足人體需求的食物，每一步都不容易。自2017年起, NASA的CUBES機構就致力於研究太空生物工程應用，其中一個重要議題就是：治病。

　　和國際空間站的宇航員相比，去火星的宇航員們要面對的疾病處理問題可能更加棘手。骨折、血栓、還有其他意料之外的疾病都是火星宇航員們要面臨的挑戰。總不能要求宇航員個個都接受過漫長而專業的醫療訓練吧？況且在去往火星的路途中，有限的補給可能讓專業醫生都“難為無米之炊”，更別提宇航員了。當人類心心念念要“殖民”火星時，包括送宇航員去火星定居等計劃，恐怕也必須考慮到醫療的問題。畢竟，萬里送藥去火星，在許多緊急情況下，是遠水救不了近火的。舉個例子，毅力號（Perseverance）算是目前最先進的火星登陸探測器了，從發射到到達火星也需要200多天的時間，這麼久的飛行時間，如何救急呢？

　　建造火星定居點已經夠不容易了，現在還要考慮醫療的問題，真是難為科學家了。

　　Image credit: NASA

　　問題越難，解決問題的想法就越是五花八門。有人會説，那人類攜帶一整艙的藥物和宇航員一起飛火星不就行了？聽起來這個方法比較現實，可宇航員也不能事先知道他們可能會生的所有疾病。雖然有一些健康風險是已知的，比如引力低帶來的骨質疏鬆和肌肉萎縮，以及離開地球大氣層後的太空輻射暴露危險等，但攜帶所有的藥品和治療器材仍然是又貴又不能恰當解決問題的下策。

　　跳出送藥和帶藥的框框，如果科學家想出一種辦法，讓宇航員自己在火星上造藥呢？寫到這裏，總有絕命毒師的場景出現在眼前。

　　火星種菜概念圖

　　Image Credit: NASA

　　這個種藥的理念就是CUBES想要解決的問題。想要種藥或者造藥，就需要用到合成生物學的工具和技術，在火星上製造宇航員需要的生物有機體。如果我們可以讓“程序化的生物”為我們在火星上造藥，那就不用在出發前窮盡每一種可能的疾病風險，因為程序化是可以控制的。那這種程序化的生物怎麼來呢？CUBES給出的答案是通過可持續的生物製造系統。火星是一塊理想的試驗地，有着未知的極端環境，人類所需的資源等等。如果我們能造出可以生長的物質，最後做一個工廠，我們就能大大的降低在火星的生存成本，也能讓人類在那裏活得更有質量，更安全。

　　CUBES所設想的工廠包括程序化種植生菜、菠菜等植物的技術，也包括微生物技術，比如用螺旋藻來生產穩定的藥物。CUBES的四大部門之一，食品與藥品綜合部門（FPSD, Food and Pharmaceuticals Synthesis Division）就在尋找用自然生長的有機物來製造藥物的方法。

　　打個比方，育種模型的原理是植物的種子可以進行基因改造來製造藥物，宇航員就可以帶着這些種子一起航行。一旦火星定居點建造好，人類就可以在定居點裏種下種子，要麼直接利用植物治病，要麼可以提取其中的元素進行精煉，然後再攝入人體，就像我們在地球上製藥一樣。

　　為了先把這些植物培養出來，科學家們正在用一種老式的農桿菌轉化方法，將新的DNA轉移到目標植物中。被“選中”的植物就被科學家“引誘”着生成治療性蛋白質。另一種方法涉及到合成基因技術，科學家將宇航員可能需要的所有藥物進行編碼，或者選取一個DNA庫，然後把這些“編譯”過的基因注入到植物裏去。

　　合成生物學的一大優勢就是你可以綜合多種目的來合成DNA。所以FPSD把這種基因合成技術看作是火星生存的有力方法。一旦合成完畢，我們可以通過基因槍這個工具把基因注射進植物表皮，進而滲透植物的細胞膜，然後就大功告成了。

　　聽起來很美好有沒有？那現實中可行嗎？目前FPSD的一個主要項目就是在生菜裏面合成活性蛋白肽來治療骨質疏鬆。這樣的植物經過幾代繁殖，科學家就能獲得製造穩定藥物的更多線索，從而改良方法。大家可不僅是鎖定了生菜這種好種好養活的綠葉菜，菠菜也在藥物植物的入選之列。這些植物不光用於藥物實驗，還產量高，是宇航員定居火星的食物來源之一。從實驗到量產，特別是在火星這麼嚴苛的環境下量產，還有很長的路要走。不過，“草藥”這個思路，或許真的可行。

　　除了生菜，大力水手最愛的菠菜也可能在火星生根發芽呦。

　　Image Credit: Denis DENIS Pogostin/Shutterstock

　　科學家和工程師早就習慣了在現實的骨感下尋找解決方法。不過地球上的骨感可和宇航員要在火星上面對的生活不一樣。我們在火星上缺醫少藥給科學家留下的難題是如何用便宜又能高效提取的植物來製造安全的注射劑，以及確定到底有多少藥物能進入血液。除了自己“種藥”，宇航員們可能還需要攜帶相關的檢測儀器來保證藥物的純度和安全性。

　　未來的空間居民，要上得了火星，下得了菜園，建得了房屋，治得了疾病，是真正的全能優秀人才。所以，華佗們，春節假期裏，要不要先從學習種生菜開始新一年呀？

　　參考文獻

　　https://astronomy.com/news/2021/02/astronauts-get-sick-too-heres-the-tech-that-could-grow-medicine-on-mars

　　https://www.space.com/getting-sick-in-space-coronavirus-astronaut-health.html

　　https://www.space.com/22911-sick-mars-astronauts-earth-return.html

　　https://www.space.com/37097-heres-what-emergency-medicine-will-look-like-for-astronauts-in-space.html

　　https://tech.qq.com/a/20170303/007051.htm?winzoom=1

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