长时间的太空旅行将严重影响人类的身体——微重力会损害肌肉和骨骼的生长，并且高剂量的辐射会导致不可逆的突变。当我们认真考虑人类迈向太空时代之时，一个大问题出现了。纵然我们能冲出地球的轨道，然后在星辰之间开始长期的太空旅行，但我们能适应这种极端的太空环境吗？
这将不会是人类首次适应恶劣的环境，并进化出超人般的能力。不是那些激光视力或隐身等幻想超能力，而是那种在恶劣环境下生存的生理性适应。例如，在最高海拔近9千米的喜马拉雅山脉，水土不服的低地人类就会出现缺氧的症状，俗称高山病。在这种高海拔地区，身体通常会产生额外的红细胞，使血液增稠并阻碍其流动。但在这些山脉生活了数千年的喜马拉雅人永久进化出能规避这种过程的机制，并保持正常的血液流动。
诸如这样的案例可证明人类能进化出永久的自我保护特质，但整个人群的自然适应可能需要成千上万年的时间。最近的科学进步可帮助我们加速人类适应性至一代。
为了在太空旅行中能够繁衍生息，我们或许可以开发出方法来给人类快速引入防护能力。这些方法之中的一种测试版就是基因治疗，我们目前可以使用这项技术来纠正遗传疾病。发展迅速的基因编辑技术能让科学家直接改变人类基因组，来阻止不合需要的过程或制造有用的物质。
当我们的身体暴露于电离辐射时就会出现不合需要的过程。没有类似地球的大气屏障与磁场，大多数行星和卫星都受到这些危险的亚原子粒子的狂轰滥炸。它们可以穿过几乎任何东西，并将导致太空探险者出现潜在的癌变DNA损伤。但如果我们能把辐射变劣势为优势呢？
人体皮肤会产生一种被称为黑色素的色素，它能保护我们免遭地球上的过滤辐射伤害。黑色素以各种形式存在于不同物种之中，例如，一些黑色素表达的真菌利用这种色素把辐射转换成化学能。我们可以改造人类来采用和表达这些真菌的基于黑色素的能量采集系统，而不用试图来防护人体或快速修复受损。它们会把辐射转换成有用能，同时保护我们的DNA。
这听起来很科幻，但实际上以现有的技术是可以实现的。然而，技术并不是唯一的障碍。对这些后果及基因结构发生根本改变的伦理问题持续争论不休。
除了辐射外，引力强度的变化是太空旅行者的另一个挑战。直到我们在宇宙飞船或其他星球上开发出人造重力之前，宇航员将会是生活在微重力环境中。在地球上，人类的骨骼和肌肉细胞会对重力牵引产生响应，然后通过重建和再生过程来更新老细胞。但在诸如火星等微重力环境中，人类骨骼和肌肉细胞不会获得这样的信号，结果会导致骨质疏松症与肌肉萎缩。
所以，我们该如何为细胞提供一个人工信号来阻止骨骼疏松和肌肉萎缩呢？可以通过生化工程把微生物引入我们的身体，可大量产生骨骼和肌肉能重建的信号分子。或者人类可以通过基因工程，来在微重力环境中产生更多的这种信号。
辐射照射与微重力只是诸多挑战中的两个，这些都是我们在太空中将会遭遇到的恶劣条件。但如果我们在伦理上已经准备好使用它们，那么基因编辑和微生物基因工程是两种很灵活的工具，可以适用于许多情况之中。在不久的将来，我们可能会决定进一步发展和优化这些遗传工具，来更好地应用于太空生活的严酷现实中。
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