Humans could recolonize Earth after mass extinctions with ectogenesis

Onlangs lijkt het alsof elke film, boek en videogame die we zien gaat over toekomstige apocalypsen. Wetenschappelijke artikelen schetsen ook een sombere toekomst voor de aarde en haar bewoners. Als het niet de opwarming van de aarde is die ons te gronde richt, dan zijn het wel kernwapens, pandemieën of kunstmatige intelligentie die ontspoort. Zelfs als we dergelijke bedreigingen zouden kunnen overwinnen, moeten we nog steeds rekening houden met de vele natuurkrachten die in het verleden massale uitstervingen hebben veroorzaakt. Kunnen we eigenlijk de asteroïden afwenden die ons zeker zullen treffen; de vulkanische uitbarstingen onderdrukken die klaarstaan om ons te verbranden en te vergiftigen; en oases van voedsel en warmte vinden die diep genoeg zijn om strenge tijdperken te overleven? Ondanks de heldendaden die we zien in rampenfilms, zijn de antwoorden op deze vragen waarschijnlijker nee, nee en nee.

Maar wacht. Je hebt waarschijnlijk ook films gezien over mensen die proberen te overleven tijdens uitstervingsgebeurtenissen in ondergrondse bunkers of in ruimtekolonies op Mars of de Maan. Ja, deze zouden misschien een decennium of zo als toevlucht kunnen dienen, maar tegen langer durende uitstervingsgebeurtenissen zouden ze nutteloos zijn. Ruimtekolonies zouden hun inwoners slechts zo lang beschermen als de Aarde hen bleef voorzien van voedsel, benodigdheden en reserveonderdelen. Het is juist tijdens een grote uitstervingsgebeurtenis dat die zendingen abrupt tot stilstand zouden komen. De fysieke omstandigheden van ruimtekolonies zijn zo uitdagend – ijskoude temperaturen, ernstige ruimtestraling en gebrek aan water en zuurstof – dat toevluchtsoorden gebouwd op de Mount Everest of de oceaanbodem Edens zouden zijn in vergelijking.

Wat zou het nut zijn van bunkers of ruimtekolonies bij uitstervingsgebeurtenissen die een miljoen jaar duren? En wat zou er gedaan kunnen worden om het leven op aarde te redden over ongeveer een miljard jaar, wanneer de aarde zelf volledig verbrand wordt tijdens de uiteindelijke uitdijing van de zon?

De reddingsboten van ectogenese

Ik stel voor dat er een manier is om de mensheid en het leven op aarde te redden, niet alleen van onze huidige dwaasheden, maar ook van de meeste of zelfs alle natuurlijke rampen – zelfs die in de verre toekomst. Je zou kunnen denken dat dit nog onwaarschijnlijker is dan de absurde reddingsmissies in apocalyptische films. Toch zijn de cruciale eerste stappen naar een succesvol langetermijn-overlevingsplan mogelijk al gezet.

Het kernidee is dit. Hoewel mensen, dieren en planten zouden omkomen bij een voldoende krachtige massa-uitsterving, zouden hun cryopreserverde embryo's en plantenzaden mogelijk overleven. Deze zouden opgeslagen kunnen worden in diepe ondergrondse bunkers voor kortdurende gebeurtenissen en in volledig geautomatiseerde, rond de aarde cirkelende ruimtevaartuigen voor langdurige en verre toekomstige gebeurtenissen. Nadat gunstige oppervlakteomstandigheden op aarde waren teruggekeerd na een apocalyptische gebeurtenis, zouden de embryo's ontdooid en grootgebracht worden met behulp van de opkomende technieken van kunstmatige voortplanting: ectogenese, de ontwikkeling van embryo's tot pasgeborenen buiten de natuurlijke baarmoeder. De pasgeboren mensen en dieren zouden vervolgens worden opgevoed door android-verzorgers en -boeren.

We weten al dat menselijke baby's geboren kunnen worden uit embryo's die na in vitro fertilisatie twintig jaar cryogeconserveerd waren geweest, maar in theorie zou deze periode duizenden of zelfs miljoenen jaren kunnen bedragen. Arctische raderdiertjes – microscopische, meercellige dieren – zijn recentelijk weer tot leven gewekt nadat ze 24.000 jaar in bevroren toestand hadden verkeerd. Nog verbazingwekkender is dat ontdooide bacteriesoorten, teruggevonden in zuurstofloze, diepzeesedimenten, weer tot leven werden gewekt nadat ze meer dan 100 miljoen jaar in een schijndode toestand hadden bestaan.

De belangrijkste vereiste voor deze embryo-overlevingsmissies is een kunstmatig baarmoedersysteem dat volledige ectogenese kan ondersteunen. Opmerkelijk genoeg zijn de operationele kernen van dergelijke systemen al ontwikkeld voor dieren en zullen ze binnenkort beschikbaar zijn voor menselijke baby's. Hun doel is om extreem premature baby's te ondersteunen die zich niet volledig kunnen ontwikkelen in de baarmoeder van hun moeder. Systemen zoals ‘Biobag’ en ‘EVE’ werken door alle stoffen aan de foetus te leveren die normaal gesproken door de moederlijke placenta worden geleverd, zoals zuurstof, voedingsstoffen en elektrolyten, en afvalstoffen van de foetus te verwijderen.

In menselijke overlevingsmissies zouden de cryogeconserveerde embryo's vroege-stadium embryo's zijn – veel te klein om chirurgisch te worden bevestigd aan een van deze systemen. De embryo's moeten in plaats daarvan direct kunnen innestelen in cryogeconserveerde weefsels die de natuurlijke baarmoeder nabootsen, die op hun beurt verbonden zouden zijn met een van deze kerndsystemen. Hoewel momenteel beperkt door bio-ethische kwesties, is er ook echte vooruitgang geboekt naar complete ectogenese. Hier zijn de doelen om klinische hulp te bieden aan onvruchtbare vrouwen en aan aanstaande ouders die anders niet in staat zouden zijn tot natuurlijke voortplanting. Baarmoederanalogen gemaakt van secties van een natuurlijke baarmoeder of gekweekte endometriumcellen zijn gebruikt om muizenembryo's gedurende vele dagen in een gezonde staat te laten groeien. Hoewel onvoorziene obstakels deze inspanningen nog kunnen dwarsbomen, lijkt het waarschijnlijker dat complete ectogenese in de nabije toekomst beschikbaar zal zijn.

Een realistisch overlevingsplan moet uitgebreid van opzet zijn

Zodra een geschikt kunstmatig baarmoedersysteem op zijn plaats is, beweer ik dat de sleutel tot het ontwerp van overlevingsmissies is om uitgebreid te plannen voor alle mogelijke toekomstige uitstervingsgebeurtenissen in één enkel, verenigd schema. Op deze manier kan maximale efficiëntie worden bereikt, aangezien dezelfde grondinfrastructuur keer op keer kan worden gebruikt in vervolgmissies.

Een schema van dit type wordt getoond in de bovenstaande figuur. Het maakt gebruik van twee bekende elementen die al besproken zijn: conventionele ondergrondse schuilplaatsen en bemande ruimtevaartuigen in een baan om de aarde (1 en 2). Deze zouden alleen worden gebruikt voor kortdurende gebeurtenissen, die slechts een decennium of zo duren. Voor langere gebeurtenissen zouden sommige volwassen bemanningsleden in de ruimtevaartuigen en bunkers worden vervangen door cryopreserverde embryo's (3 en 4). De embryo's maken langere missies mogelijk, omdat hun voedsel-, energie- en onderhoudskosten drastisch verlaagd zouden zijn in vergelijking met volwassen bemanningsleden. Met voldoende kunstmatige baarmoedersystemen zou het aantal kolonisten snel kunnen worden uitgebreid zodra geschikte oppervlakteomstandigheden terugkeerden.

Waar ectogenese echter echt uitblinkt, is bij grote of ver in de toekomst optredende massa-uitstervingen. Voor die gebeurtenissen zouden volwassen bemanningen volledig worden vervangen door embryo's en androids. Embryo's zouden gedurende mogelijk tot een eeuw in zeer diepe bunkers kunnen worden opgeslagen, zolang de koelapparatuur en energiebronnen het uithouden (5). Voor nog langere perioden zouden ruimtevaartuigen met bevroren embryo's en plantenzaden in een baan om de aarde moeten worden gehouden, mogelijk rond Mars, waar ze gebruik kunnen maken van de natuurlijke koeling van de ruimte. Vele ruimtevaartuigen zouden daar gestationeerd zijn, elk gericht op specifieke perioden van de verre toekomstige aarde. Op geschikte momenten zouden soortspecifieke modulaire vaartuigen naar de aarde afdalen en beginnen met het introduceren van planten en dieren (6). Er zouden honderden of misschien wel duizenden jaren kunnen verstrijken voordat de volgende soortenmodules naar het oppervlak afdaalden. Verschillende modules met planten en kleine dieren zouden enige tijd later worden gevolgd door meer geavanceerde modules voor zoogdieren. Modules met menselijke embryo's zouden waarschijnlijk als laatste landen, nadat een stabiele, operationele boerderij al was opgezet door androids.

De uitdagingen bij het ontwikkelen van AI om dit alles te orkestreren zouden natuurlijk immens zijn. Maar als de afgelopen decennia ons iets hebben geleerd, is het dat het tempo van de toekomstige ontwikkeling van AI sterk exponentieel zal zijn. Als iPhones en DeepMind in deze korte periode konden verschijnen, zou de AI voor het opvoeden van baby's vanaf het embryonale stadium en het runnen van gecomputeriseerde boerderijen dan ver weg zijn?

Om hun functionaliteit over duizenden of miljoenen jaren te behouden, zouden de ruimtevaartuigen in een baan om de aarde het grootste deel van de tijd ‘sl

Je zou misschien denken dat het opvoeden van kinderen op deze manier – zonder ouders of een ondersteunend ‘dorp’ – oneerlijk zou zijn voor hen. Maar ook hier moeten we rekening houden met het snelle tempo van AI. We kunnen niet verwachten dat android-ouders echt hetzelfde zullen zijn als mam en pap, maar ze zouden behoorlijk dicht in de buurt kunnen komen van een ‘tante Lucy’ of een ‘oom John’. De kinderen zouden ook een soort broers en zussen hebben: de kinderen die in hun cohort geboren zijn. Samen met boerderijdieren en bibliotheken – zowel fysiek als digitaal – zouden het leven van deze kinderen inderdaad rijk kunnen zijn.

Ik vermeldde dat de Aarde op een dag volledig onbewoonbaar zal worden als gevolg van de uiteindelijke uitbreiding van de zon. Om deze dreiging te counteren – evenals elke andere volledig catastrofale gebeurtenis – is het nodig dat menselijke en dierlijke embryo's uiteindelijk naar exoplaneten worden gestuurd en daar door ectogenese worden grootgebracht. Misschien ben je bekend met dit aspect, aangezien het recentelijk in enkele populaire producties is vertoond, zoals Interstellar en Raised by Wolves. Deze series doen echter geen recht aan de embryo-aanpak. Embryo-ruimtekolonisatie vermijdt grotendeels de technische hindernissen van bemande ruimtevaart. Voor cryopreserverde embryo's maakt het niet uit of ruimtevaartuigen duizenden jaren nodig hebben om hun exoplaneetbestemmingen te bereiken. Ze zouden opnieuw meestal 'in rusttoestand' verkeren. De snelle ruimteschepen uit de sciencefiction zijn slechts technische fantasieën – nergens op de tekentafel en waarschijnlijk nooit realiteit.

Moeten mensen worden opgenomen?

Naast de voor de hand liggende bio-ethische vragen met betrekking tot ectogenese en android-ouders, vraag je je misschien af of mensen echt het morele recht hebben om menselijke embryo's te sturen om toekomstige Aardes of exoplaneten te koloniseren. Hebben we in onze eigen tijd niet al genoeg schade toegebracht aan andere soorten? Misschien moeten we de evolutie op Aarde gewoon zijn gang laten gaan en andere intelligente soorten een kans geven en exoplaneten gewoon met rust laten – om al dan niet leven te laten evolueren, zoals zij dat willen.

In dit opzicht is een mooi kenmerk van embryo-arkens vergeleken met bemande missies dat ze gevoelig en flexibel kunnen reageren in situaties waarin andere levensvormen worden gedetecteerd. Ze zouden er simpelweg voor kunnen kiezen om zich op die momenten niet te ontplooien. Ze zouden geduldig in een baan om de planeet kunnen wachten totdat niemand meer in zijn rechten wordt geschonden – of simpelweg helemaal niet ontplooien.

Dan weer, misschien zou je je op je gemak voelen bij het sturen van andere soorten naar toekomstige Aardes en exoplaneten, zolang mensen zelf werden uitgesloten. Gezien ons schokkende ecologische trackrecord, zou er zeker een zaak te maken zijn voor het volledig verbannen van mensen uit de toekomst. Hoewel 'mensvrije' projecten in het verleden zijn voorgesteld, betoog ik dat het een vergissing zou zijn om ons buiten te sluiten. Alleen mensen hebben het unieke vermogen om als katalysatoren voor het leven op Aarde te dienen. Door mensen aan boord op te nemen, creëren we de mogelijkheid dat een nieuwe beschaving zou kunnen ontstaan op een toekomstige Aarde of een exoplaneet, die vervolgens embryo-missies van zichzelf zou kunnen uitzenden – om het leven op Aarde naar nog latere toekomstige Aardes en nog andere exoplaneten te sturen. De voortgang van het leven door de melkweg zou dan exponentieel kunnen zijn.

De belangrijkste boodschap om mee naar huis te nemen

Met de geïntegreerde, embryonale benadering die aardse en exoplanetaire missies combineert, zoals ik heb beschreven, zouden mensen uiteindelijk verre delen van ons sterrenstelsel en mogelijk het bredere universum daarbuiten kunnen koloniseren. Op dit moment zijn kosmologen het erover eens dat het universum zal eindigen, maar ze zijn het niet eens over de vraag of dit zal gebeuren in een 'Big Rip', een 'hittedood' of iets anders. Als er geen duidelijke toekomstige 'vernietiger' van het universum kan worden geïdentificeerd, zou een voorzichtige onderzoeker de mogelijkheid open kunnen houden dat er geen vernietiger is – en dat ons universum oneindig zou kunnen voortbestaan. Mijn eigen werk in zwaartekracht- en kosmologieonderzoek suggereert dat dit goed mogelijk zou kunnen zijn. In dat geval zou er geen theoretische limiet zijn aan hoe ver mensen en het aardse leven daadwerkelijk zouden kunnen gaan.

Tijd is van het grootste belang bij het implementeren van de bovenstaande aanpak. Onze technische beschaving is duidelijk kwetsbaar en zou spoedig kunnen falen. Als er voor die tijd geen missies zijn geweest, zullen we zeer waarschijnlijk uitsterven bij een toekomstige uitsterving.

Zelfs na het lanceren van dergelijke missies zou ons werk echter niet voltooid zijn. De sleutel tot overleven op de lange termijn is om embryo-missies te blijven lanceren – om altijd voor te blijven op massa-uitstervingen en planetaire sterfgevallen. Om Darwin te parafraseren, overleven op de lange termijn is een kwestie van getallen. Als onze beschaving echt haar overleven op de lange termijn wil veiligstellen, kunnen we nooit stoppen met dobbelen – door embryo-arkens naar toekomstige Aardes en andere werelden te sturen.

Meer informatie: Matthew R. Edwards. Android Noachs en embryo-arken: Ectogenese bij overleving van wereldwijde catastrofes en ruimtekolonisatie. International Journal of Astrobiology (2021)