Ingénierie de l'astronaute parfait

Dans le film Gattaca, l'acteur Ethan Hawke incarne un invalide génétique qui espère voyager dans l'espace contre vents et marées.

Lors du Congrès international d'astronautique en septembre dernier, à Guadalajara, au Mexique, Elon Musk a convaincu de nombreux ingénieurs spatiaux purs et durs qu'il pouvait envoyer une flotte de fusées privées remplies de milliers de personnes sur Mars.

Musc parole était long sur les orbites, les plans de vol et les coûts de carburant. Mais il était court sur la façon dont l'un de ces colons survivrait. En fait, le voyage vers Mars serait probablement une impasse. Baignée de radiations et sur laquelle rien ne pousse, la planète rouge est essentiellement un cimetière.

Récemment, quelques scientifiques ont commencé à explorer si nous pourrions faire un peu mieux si nous créions de nouveaux types d'humains plus adaptés aux difficultés des voyages spatiaux. C'est vrai : des astronautes génétiquement modifiés.

Soyons clairs. Personne n'essaie de faire grandir un astronaute dans une cuve bouillonnante quelque part. Mais certaines idées farfelues autrefois reléguées à la science-fiction et aux TED Talks ( ici et ici ) ont récemment commencé à se concrétiser. Des expériences ont commencé à modifier des cellules humaines en laboratoire. Peuvent-ils être rendus résistants aux radiations ? Peuvent-ils être réaménagés pour produire leurs propres vitamines et acides aminés ?

Une personne qui étudie l'idée est Christopher Mason, membre du Département de physiologie et de biophysique de Weill Cornell Medicine. En 2011, Mason a proposé ce qu'il a appelé un plan de 500 ans pour chasser les humains de la Terre. Dans ce document, la modification génétique joue un grand rôle. Je pense qu'il faut en tenir compte pour les gens qu'on envoie sur d'autres planètes, dit-il. Nous ne savons pas s'il s'agit d'un léger coup de pouce à l'expression génique existante, ou d'un tout nouveau chromosome, ou enfin d'une réécriture complète du code génétique.

Mason dit qu'il reste une décennie ou deux de travail juste pour découvrir quel effet le voyage dans l'espace a sur vos gènes, et lesquels pourraient être modifiés et lesquels devraient figurer sur une liste à ne pas déranger. Son laboratoire participe à l'étude Twins de la NASA, qui suit les changements physiologiques d'un astronaute qui a été envoyé à la Station spatiale internationale pendant un an alors que son frère jumeau est resté sur Terre. Jusqu'à présent, c'est à peu près aussi près que la NASA a abordé le sujet des astronautes GM, un sujet qui n'a toujours pas été abordé dans aucun document officiel de l'agence.

Pourtant, Mason dit que son laboratoire est prêt à faire un premier pas. L'espace est plein de rayons et de particules en mouvement rapide qui endommagent l'ADN. Il travaille donc sur des cellules humaines à l'épreuve des radiations. Ses étudiants prélèvent des cellules et ajoutent des copies supplémentaires de p53, un gène impliqué dans la prévention du cancer et connu comme le protecteur du génome. Les éléphants ont de nombreuses copies supplémentaires de p53 et n'ont presque jamais de cancer, alors peut-être que les astronautes devraient en avoir aussi. Mason dit qu'il a récemment soumis une proposition à la NASA pour envoyer les cellules modifiées à la station spatiale. Il n'y a pas de consortium d'astronautes en génie génétique ou quoi que ce soit, mais nous devrions peut-être en créer un, dit-il.

Gattaca

Tout cela est devenu plus facile à penser parce que c'est devenu plus facile à faire. En 2015, nous avons publié un article, Engineering the Perfect Baby , sur le fait que l'édition de gènes, en particulier avec une technologie appelée CRISPR, avait soudainement permis de modifier facilement les gènes d'un embryon humain. Pour la première fois, nous étions confrontés à la possibilité réelle des personnes génétiquement modifiées.

Depuis lors, des scientifiques en Chine et en Europe ont commencé à éditer des embryons pour voir comment cela fonctionne. Serait-il éthique de faire alors un bébé dont le gène est fixé ? L'Académie nationale des sciences des États-Unis a déclaré cette année que oui, les modifications génétiques héréditaires pourraient être envisagées pour éviter la maladie, mais seulement dans quelques situations et sous une surveillance très stricte. L'organisation a estimé que dans certaines circonstances rares où un couple ne pourrait pas avoir un enfant en bonne santé, il serait acceptable de créer un être humain GM.

Mason pense que les voyages dans l'espace offriront un deuxième argument très puissant en faveur de la modification génétique des personnes. Vous ne pouvez pas envoyer quelqu'un sur une autre planète sans le protéger génétiquement si vous le pouvez, dit-il. Ce serait aussi contraire à l'éthique.

Mais mettre des astronautes dans le mélange pourrait également ouvrir la porte à une amélioration. Pour l'instant, les experts restent fermement opposés à l'utilisation de l'édition génétique pour rendre un enfant plus intelligent ou doté d'une vue parfaite. Mais avouons-le : la NASA sélectionne déjà les gens selon ces critères, n'acceptant que 14 candidats sur 18 300 à sa dernière classe d'astronautes. Peut-être avez-vous vu le film Gattaca ? Seuls les surhommes avec des génomes complétés sont autorisés à se rendre sur Titan, tandis que les perdants génétiques, appelés invalides, regardent avec envie le décollage des fusées. Comme la plupart des bons films de science-fiction, le film de 1997 n'est pas si éloigné de la réalité.

Liste de souhaits génétiques

Pour penser à survivre dans l'espace, un terme de la science de la génétique - fitness - sera utile. Cela ne signifie pas que vous avez passé une heure sur le tapis roulant d'Equinox. En génétique, l'aptitude d'un organisme est sa capacité à prospérer et à se reproduire dans un environnement donné.

L'aptitude d'un humain dans l'espace ou sur Mars est extrêmement faible. Imaginez un astronaute enfermé dans une combinaison spatiale avec la bonne quantité d'oxygène, la bonne quantité d'azote et la bonne température. Le but de cette combinaison est d'amener l'environnement pour lequel les gènes de l'astronaute le rendent apte.

Certains scientifiques ont déjà préparé un catalogue de gènes qui pourraient aider. Une société de Boston appelée Veritas Genetics propose de séquencer le génome de n'importe qui pour 999 $. Et l'une des choses que Veritas vous offrira est un rapport sur vos gènes spatiaux. Avez-vous la variante spécifique de APES1 , commun aux Tibétains, qui permet de se débrouiller avec moins d'oxygène ? Qu'en est-il de la mutation naturelle qui se traduit par d'énormes muscles extra-maigres, qui pourraient contrer l'atrophie ? Une autre variante de l'ADN est associée à de bonnes compétences en résolution de problèmes et à une faible anxiété. C'est exactement le genre de tempérament qui a rendu possibles les héroïques de survie invraisemblables de Matt Damon dans Le Martien .

Vous seriez inhabituel si vous aviez l'une de ces mutations. Et les chances sont sur des milliards pour que vous les ayez toutes. C'est pourquoi, pour les rassembler tous dans un seul astronaute - l'astronaute parfait - nous pourrions vouloir les ajouter, probablement avant la naissance, et peut-être en utilisant une technologie comme CRISPR. George Church, la centrale génétique à la grande barbe de l'Université de Harvard et futuriste tout-en-un qui a fondé Veritas, fait circuler une liste similaire de variantes génétiques protectrices rares pertinentes pour un environnement extraterrestre. Appelez cela une liste de souhaits.

Quels autres types d'adaptations pourrions-nous installer dans notre race d'astronautes ? Si vous laissez quelques grands éléphants sur une île et revenez 10 000 ans plus tard, vous trouverez un groupe de petits éléphants. Ils se seront adaptés au manque de surface et au manque de nourriture. Le phénomène est appelé nanisme insulaire. Sous les dômes de Mars, plus petit pourrait être mieux aussi. Il n'y a probablement pas beaucoup d'espace, et chaque livre de provisions que la NASA prend en orbite terrestre coûte 10 000 $. Cela signifie que l'astronaute parfait n'est probablement pas seulement deux fois plus fort que la personne moyenne, mais deux fois moins grand. (Church, qui mesure 6'5 ', note que la NASA lui a dit une fois de ne pas se soucier de postuler parce qu'il était trop grand.)

Humains prototrophes

Poussons les modifications encore plus loin, comme certains scientifiques disent que nous pourrions en avoir besoin. Si vous avez mangé des céréales pour le petit-déjeuner ce matin, vous avez peut-être regardé sur le côté de la boîte, où il est écrit des choses comme Vitamine C - 10 % de la valeur quotidienne. Les nutriments essentiels et les vitamines répertoriés sur la boîte sont appelés ainsi parce que le corps humain ne peut pas les fabriquer. Au lieu de cela, nous devons manger des organismes qui le font, comme les plantes, les champignons ou les bactéries. Ces organismes sont classés comme prototrophes, ce qui signifie qu'ils synthétisent tout ce dont ils ont besoin à partir d'ingrédients de départ minimaux comme des sucres simples ou ce qui se trouve dans le sol.

Bien sûr, manger des pierres serait une compétence très utile si vous viviez sur Mars. Et penseriez-vous que je plaisante si je disais que des scientifiques étudient la question ? Je ne plaisante pas. En 2016, Harris Wang de l'Université de Columbia a donné une conférence intitulée Synthesizing a Prototrophic Human at a large réunion informelle de biologistes synthétiques organisé par Church à la Harvard Medical School. Cela pourrait être assez intéressant pour les voyages dans l'espace, a déclaré Wang au groupe, si les humains pouvaient se nourrir d'eau sucrée.

Malgré le titre de son discours, lorsque j'ai joint Wang par téléphone, il voulait que tout le monde sache qu'il ne synthétise pas réellement d'humains ou d'astronautes et qu'il n'a pas l'intention de le faire. C'est encore dans de très nombreuses années, voire jamais. Je ne veux pas qu'on dise que je fais des gens verts, et je ne suggère pas que nous le fassions de si tôt. Mais je suggère que si vous voulez faire un voyage intergalactique, vous devez résoudre le problème d'être totalement autonome, dit-il. Nous plaçons les humains dans des conditions très extrêmes et, de ce point de vue, cela semble être une idée pour un plan à long terme.

Wang dit qu'il n'est pas certain que le concept puisse même fonctionner. Dans son laboratoire, des chercheurs tentent de faire synthétiser par des cellules rénales humaines les neuf acides aminés que notre corps ne fabrique pas normalement, à commencer par le plus simple, la méthionine, fabriquée en ajoutant un seul gène. Si cela fonctionne, il passera au tryptophane, à la phénylalanine et aux vitamines D, C et B. Au total, la création d'une cellule humaine prototrophique nécessiterait environ 250 nouveaux gènes.

Créer des astronautes capables de fabriquer leurs propres nutriments essentiels serait évidemment extrêmement compliqué. Pourtant, aussi complexe soit-il, il pourrait être moins difficile que les alternatives, telles que la terraformation d'une planète ou l'apport d'un anneau spatial complet avec une atmosphère, des plantes et du bétail broutant au-dessus. Wang m'a dit qu'il serait également intéressant que les voyageurs de l'espace puissent effectuer leur propre photosynthèse, transformant la lumière en nourriture. Mais tout humain capable de le faire serait difficilement humain, admet-il. Pour produire suffisamment d'énergie, une personne devrait être aussi plate qu'une feuille et de la taille d'une aire de jeux.

La capacité de modifier l'ADN d'un embryon humain a créé un débat mondial sur la question de savoir s'il serait bon ou mauvais de modifier génétiquement des personnes ici sur Terre, afin d'améliorer leur aptitude pour cette planète. Les gens ont des opinions bien arrêtées. Certains disent que l'espèce humaine n'est pas un rat de laboratoire. Non à l'eugénisme !! Non aux gens de GM !! D'autres disent que cela pourrait réellement fonctionner - vérifions-le.

Je n'ai pas la solution à cette question morale. Mais je sais que nous devrons probablement y répondre avant de pouvoir quitter la planète.

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