我在即将上映的好莱坞电影中，我们之间的空间美国一名宇航员在火星上生下了一个孩子。母亲死于分娩，但婴儿幸存下来，由火星上的一小群宇航员抚养长大。在预告片中，一个忧郁的画外音道出了影片的中心思想:“他的心根本无法承受地心引力;他的骨头太脆了。”换句话说，没有回头路了。这是一个值得思考的问题——如果我们选择离开地球，我们的后代还能回来吗?
我们离火星越来越近。美国国家航空航天局(NASA)希望在30年内将人类送上这颗红色星球，埃隆·马斯克(Elon Musk)则希望在10年内——也许第一次只是去火星参观，但最终将创建自给自足的火星城市。在2016年9月的一次演讲中，马斯克提到了人类可能会走的“两条基本道路”:“一条是我们永远留在地球上，然后最终会发生灭绝事件。另一种选择是成为一个太空文明，一个多星球物种。”
如果我们真的到达火星，那里的条件将与地球上的任何东西都不一样。适应较弱的重力、强烈的辐射，以及完全没有微生物生命，将导致一代又一代火星殖民者经历自我们开始直立行走和开发超大大脑以来人类血统中最戏剧性的进化变化。
T他最初的进化变化可能是迅速而微妙的。因为最初殖民者的数量必然很小——马斯克提议的宇宙飞船将搭载100人——火星殖民者将经历一种被称为创始人效应的现象。每当一个新环境被新来者殖民时，就会出现奠基人效应，就像刚从海洋中喷发出来的火山岛一样。在一个新地方定居下来的少数个体，无论他们是如何到达那里的，都不可能代表他们所来自的更大的群体。样本越小，就越不可能代表它来自的大群体。
如果我们把100个殖民者送到火星，他们在身高、头发颜色、患糖尿病或乳腺癌的倾向、摆动耳朵的能力或其他任何数量的遗传因素方面能够准确代表地球上所有人类的几率非常低。无论最初的殖民者身上有什么特征，都会遗传给他们的孩子，因此，即使没有自然选择，不断增长的火星殖民地也会与地球上的人有所不同。例如，如果我们送去火星的所有宇航员都是红头发的，那么火星在很多方面都是红色的。
免疫系统受损的火星人如果返回地球，将面临危及生命的疾病。
当然，创始人效应并非火星或星际旅行所独有。它可能发生在任何孤立或选择性的人群中。但随着火星上世代的积累，可能会发生更加显著和独特的变化。由于只有地球引力的三分之一，在火星上怀孕和分娩可能要困难得多。一项关于小鼠胚胎发育的研究发现，与正常重力下相比，在模拟微重力下形成的胚胎中生下活幼崽的小鼠母亲更少。1有趣的是，体外受精似乎不受重力下降的影响，但一些产生的胚胎发育得不如正常重力下的胚胎。原因尚不清楚，但研究结果表明，包括人类在内的哺乳动物在火星上怀孕期间可能会比在地球上经历更多并发症。这将有可能呈现一种地球上没有的新的进化选择压力。
低重力也会导致骨量以每月1%到2%的速度下降。2定居者可能在两三年后减掉一半的骨量，因为怀孕需要大量的钙，孕妇减掉的速度可能更快。骨密度降低使人更容易受伤，尤其是髋部和脊柱骨折。因为这样的伤害在火星上可能是毁灭性的，自然具有更高骨密度的人比现代人更接近祖先的人更有可能存活下来并遗传他们的基因。因此，几代人之后，火星人的骨骼可能会比他们的祖先更厚，从而使他们看起来更健壮。
只是因为它是天然的，并不意味着它是好的
反疫苗者和反转基因活动者有什么共同之处?支持这两个“对立面”的是一个共同的信念，即因为疫苗和转基因生物是“非自然的”，它们是不好的，这对许多人来说——不管他们对疫苗和转基因生物的感觉如何——都转入了它的对立面:什么是自然的……阅读更多
火星居民也需要适应高水平的辐射。3.没有磁层或大气层的保护，火星就会受到高能宇宙射线、强烈紫外线辐射和太阳粒子的轰击。4500天后，一个人在火星表面所受到的辐射剂量将相当于美国能源部雇员每年允许的最大辐射量的6倍。有限的保护可能来自宇航服或在地下建造生活区，但毫无疑问，仍需要花一些时间在火星表面，种植作物，建造建筑物，等等。
辐射会破坏DNA，产生导致癌症的突变。虽然这可能意味着火星移民的癌症发病率更高，但它也可能加速进化过程，因为它启动了随机基因变异的创造，包括在火星环境中有益的特征。5
这些基因变异可能包括保护我们的身体免受辐射伤害的方法。在地球上，我们的皮肤产生黑色素，一种作为天然防晒霜的色素。人类的皮肤色素沉着是在过度辐射的危险（干扰DNA的产生）和辐射太少的危险（阻止骨骼正常形成）之间的平衡中进化而来的。6许多其他生物使用黑色素来保护自己免受辐射，包括在切尔诺贝利核泄漏现场发现的深色真菌。真黑色素是保护人类免受太阳辐射的最有效的黑色素，它能使皮肤变成深棕色或黑色。皮肤中含有更多真黑色素的人可能会更好地忍受火星上的极端辐射，导致火星人的皮肤比地球上的任何人都黑。
另一方面，火星上的强烈辐射可能有利于新的皮肤色素的进化。许多植物和微生物都分泌类胡萝卜素，以抵御太阳辐射。类胡萝卜素是赋予胡萝卜颜色的橙色色素。虽然许多动物都有类胡萝卜素，但大多数都是从饮食中获取。豌豆蚜虫是个例外，这种小昆虫通常是绿色的，但由于产生类胡萝卜素，有时也会变成红色。基因组分析显示，豌豆蚜虫从一种真菌那里获得了制造类胡萝卜素的基因，这表明在罕见的情况下，动物可以从其他生物那里借用产生色素的机制。7火星上的恶劣条件可能会使这种不可能发生的事情更有可能发生，如果结果——比如，亮橙色的皮肤是非常有益的。
最近的研究表明高水平的辐射还会影响大脑，改变部分(但不是全部)老鼠的空间记忆和冒险行为。这些缺陷可能会对火星殖民地的成功构成严重威胁。然而，如果在火星定居的人类中，啮齿类动物对辐射的敏感性也存在同样的变化，自然选择将青睐那些受辐射影响较小的人。后代可以进化出对辐射对大脑有害影响的抵抗力，使他们更好地适应火星环境，更有能力进行进一步的太空探索，甚至更远的地方像比邻星b这样的宜居行星．
T还有微生物群——细菌和其他微小的有机体，它们生长在我们的身体内部和表面，深刻地影响着我们。这些微生物在我们的一生中都是后天获得的，从我们出生时从母亲那里获得的微生物开始。幼儿时期是形成健康微生物群的重要时期，因为儿童从父母、兄弟姐妹、朋友和环境中获得额外的微生物。火星上的孩子不会暴露在地球上发现的全部微生物中，尽管科学家仍希望在火星上发现微生物生命，但仍然没有确凿的证据表明它存在。
有益微生物的损失可能会对火星定居者的身心健康造成不利影响。在地球上，我们已经看到生活在城市环境中的人们的微生物组中微生物多样性的下降，在城市环境中，我们尽最大努力对我们的身体和环境进行消毒，以防止疾病的传播。8从很多方面来说，这是一件好事——由于疫苗的发展，像天花这样曾经很常见的疾病已经被消灭了，卫生条件的改善和抗生素的可用性使得其他疾病仅限于特定地区。但我们对微生物的战争带来了一个意想不到的后果，那就是对我们健康有益的微生物物种的迫害，包括一些与我们在一起数千年、现在面临灭绝威胁的微生物。
对于这些微生物来说，火星可能太远了，完全失去它们几乎肯定是有害的。微生物群落多样性低的人更容易患肥胖症、I型糖尿病和其他疾病，包括过敏、哮喘、乳糜泻和某些癌症。9在无菌环境中饲养老鼠和兔子的实验，会阻止它们产生任何微生物群，这让人看到了一个严峻的前景。10他们的免疫系统和神经系统不能正常发育，他们从食物中恢复营养的能力受到损害。
定居火星可能最终导致一个全新的人类物种的进化。
生活在我们肠道中的微生物在消化中起着重要作用，因此，如果火星定居者的微生物群完全消失，他们的饮食将需要改变。科学家可以创造专门设计的食物它们只包括单糖、蛋白质和脂肪，这样它们在没有微生物帮助的情况下更容易消化。另一方面，如果一些有益的微生物陪我们去火星，微生物本身可能会与我们一起进化。由于它们的世代时间很短——有些细菌每30分钟繁殖一次——微生物进化得比人类快得多，这使它们能够迅速适应变化的环境。辐射也会影响它们，增加它们的突变率，进一步加速它们的进化。
同样的过程也会发生在我们带来的任何植物或动物身上，以及生活在这些物种内部和上面的微生物身上。换句话说，建立火星殖民地将播下新型生态系统的种子。改造火星——故意改变火星环境，使其更像地球——可能导致生态系统的进化，这与我们在地球上的任何生物都不一样。
好消息是，传染病在火星上可能不是问题。对于我们的微生物群来说，唯一的病毒、致病细菌和其他致病微生物可能是我们携带的。从地球到火星的长途旅行可以作为一种隔离，限制意外将传染病带到火星的机会。影响人类的大多数传染病是我们从动物，特别是鸟类和哺乳动物身上感染的结果。11许多，如炭疽和狂犬病，来自家畜，如绵羊、牛和狗。其他疾病，如莱姆病，主要来自野生动物。在地球上，我们经常面临新的疾病，如埃博拉和寨卡病毒，部分原因是这些微生物经常从感染动物跳到感染人类。我们可以通过不带任何鸟类或哺乳动物，而选择昆虫家畜来避免火星上的这一问题，因为昆虫家畜不太可能携带传染病，传染病可以传染给人类宿主（并且需要更少的饲料）。
另一方面，生活在没有传染病威胁的环境中可能会导致火星殖民者的免疫系统萎缩，变成阑尾一样的遗迹，或者可能完全消失。这种萎缩可能不仅仅是因为缺乏疾病：宇航员经常经历免疫系统抑制12在太空飞行中，这在很大程度上归因于起飞和降落的压力，以及在一个有限的空间，但一些证据表明微重力也起了作用。13
如果免疫功能受损的火星人返回地球，他们将面临威胁生命的疾病，而来自地球的人如果携带任何疾病，将有可能消灭整个火星殖民地。在没有表现出症状的情况下携带疾病的风险是巨大的，如HIV或衣原体等性传播感染。地球人和火星人之间的亲密的个人接触，如性，将是非常危险的。
T地球人和火星人之间没有性别，创始者效应，微生物群的改变，恶劣火星环境中的自然选择，低重力——信息很清楚:定居火星最终可能导致一个全新的人类物种的进化。这种情况经常发生在被隔离在岛屿上的动植物身上——想想达尔文著名的雀类。虽然岛屿上的物种形成可能需要数千年，但火星上加速的突变率以及火星和地球条件的鲜明对比，可能会加速这一过程。再过几百年——也许只有6000年——一种新型的人类就会出现。
1950年，雷·布拉德伯里(Ray Bradbury)发表了一系列相互关联的短篇小说，名为《火星编年史》(The Martian Chronicles)。在这些短篇小说中，他想象了一个遥远的未来，在那里，火星很久以前就被人类殖民了，人类随后对地球失去了所有兴趣，也与地球失去了联系。火星人有棕色皮肤和黄色眼睛。“你有没有想过——嗯，有没有人生活在第三颗行星上?”一位火星人问道。“第三颗行星无法维持生命，”她的丈夫说。“我们的科学家说过，他们的大气中有太多的氧气。”
布拉德伯里的小说很可能是有先见之明的。如果地球上发生灾难，殖民火星可能是我们长期生存的必要条件。然而，保护我们物种的策略可能最终会永远改变我们。
斯科特·所罗门(Scott Solomon)是休斯顿的生物学家和科学作家。他在莱斯大学生物科学系教授生态学、进化生物学和科学传播。他的第一本书,《未来人类:我们持续进化的科学内幕》由耶鲁大学出版社于2016年10月25日出版。
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图片拼贴学分：图片来源/Getty图片；维基百科
