Voortplanting is cruciaal voor een succesvolle kolonisatie, maar seks alleen is niet genoeg.

Over een paar jaar is de aftrap van de ruimtekolonisatie van onze soort. Beginhalte: Mars. Naar verwachting zullen de eerste kolonisten in 2030 landen op hun nieuwe thuisplaneet. Maar voor een succesvolle en permanente ruimtekolonisatie van de mens op de rode planeet is meer nodig dan alleen basisbehoeften als voeding en onderdak. Uiteindelijk hoort het starten van een alledaags leven daar ook bij. Een belangrijk onderdeel daarvan is het krijgen van kinderen. Op aarde zijn hier al de nodige risico’s aan verbonden, maar op een andere planeet komen daar nog meer uitdagingen bij kijken.

Het marslandschap onderaan Mount Sharp.<br /> Afbeelding: <a href="https://www.nasa.gov/mission_pages/mars/images/index.html" rel="noopener" target="_blank">NASA's Curiosity Mars rover</a>

Het marslandschap onderaan Mount Sharp.

Afbeelding: NASA’s Curiosity Mars rover

Biomedische uitdagingen
Scientias.nl besprak deze uitdagingen met dr. Rafael Elias Marques van het nationaal laboratorium van biowetenschappen in Brazilië. Hij deed onderzoek naar de biomedische, dus de biologische en medische, uitdagingen die reproductie op een andere planeet met zich mee kunnen brengen. “De omstandigheden op Mars zijn vijandig, wat reproductie lastig kan maken. Daar komt bij dat de mens slechts één manier heeft om zich voort te planten, namelijk via zwangerschap. Op aarde hebben we hier al grote problemen mee. Denk dan aan het krijgen van een miskraam, complicaties tijdens of na de bevalling of stellen die helemaal geen kinderen kunnen krijgen,” zegt hij. Daarnaast leven we in een tijd waarbij een zwangerschap al snel als vanzelfsprekend wordt ervaren, maar het is nog niet zo lang geleden dat veel moeders en baby’s overleden tijdens of net na de bevalling. Door de groeiende biomedische kennis en een betere gezondheidszorg is dat nu gelukkig drastisch verminderd. “Maar het feit dat wij mensen slechts één wijze hebben om ons voort te planten kan onze reproductie op een andere planeet bemoeilijken. Al lukt het om zwanger te worden op Mars, dan nog zijn er aspecten die de situatie lastiger maken dan op aarde, zoals beperkte toegang tot medicatie, artificiële zuurstof, verminderde zwaartekracht en nog veel meer. Ook is er weinig variatie in voeding. Wanneer er weinig of geen lokale voedselproductie is, zal de voeding waar de astronauten over beschikken van tevoren vaststaan. Maar zwangere vrouwen hebben aan bepaalde voedingsstoffen meer behoefte dan andere individuen. Zo hebben ze bijvoorbeeld meer ijzer en foliumzuur nodig. Als voorraden vastliggen betekent dat, dat anderen minder hebben óf dat de voorraad eerder op is. Er zitten al veel inherente risico’s aan een zwangerschap en daarnaast heeft een zwangere dus ook specifieke benodigdheden. Die twee samen in combinatie met de beperkingen van een ruimtekolonie maken een zwangerschap op Mars erg lastig,” zegt Marques.

NASA is van plan voedsel te kweken op toekomstige ruimtevaartuigen en op andere planeten als voedingssupplement voor astronauten. Verse voeding, zoals groenten, leveren essentiële vitamines en voedingsstoffen die duurzame verre ruimtereizen mogelijk maken. <br/> Afbeelding: <a href="https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/news/meals_ready_to_eat" rel="noopener" target="_blank">NASA</a>

NASA is van plan voedsel te kweken op toekomstige ruimtevaartuigen en op andere planeten als voedingssupplement voor astronauten. Verse voeding, zoals groenten, leveren essentiële vitamines en voedingsstoffen die duurzame verre ruimtereizen mogelijk maken.

Afbeelding: NASA

Elektromagnetische straling
Onze zon bombardeert onze planeet constant met haar elektromagnetische straling. Deze straling verplaatst zich door de ruimte in de vorm van een combinatie van elektrische en magnetische trillingen. Deze trillingen kunnen verschillende golflengtes hebben. Hoe korter deze golflengte is, hoe meer energie de straling bevat. Er ontstaat zo een spectrum van straling met een extreem korte golflengte, zoals gammastraling, tot straling met een hele lange golflengte, zoals radiogolven. Sommige typen straling bevatten zo veel energie dat ze een ioniserende werking hebben. Dit betekent dat de straling in staat is om elektronen uit de atomen te slaan. Op deze manier kan blootstelling aan ioniserende straling dus zorgen voor aanpassingen in onze atomen en moleculen en uiteindelijk organische materie beschadigingen. De typen straling die hiertoe in staat zijn, zijn gammastraling, röntgenstraling en ultraviolette straling.

Levensbedreigende straling
Er is dus nog niet zo snel sprake van een uitbreiding van de kolonie. Maar tegen de tijd dat we zo ver zijn, zijn er nog steeds natuurkundige verschijnselen die een kolonie-uitbreiding lastig kunnen maken. Eén van die verschijnselen is elektromagnetische straling (zie kader). Op aarde beschermen de gassen in onze atmosfeer, zoals CO2, ozon en waterdamp ons tegen een groot deel van de schadelijke vormen van elektromagnetische straling. Maar Mars heeft slechts een zeer dunne atmosfeer. Dat betekent dat de planeet niet alleen minder beschermd is tegen meteorieten, asteroïden en kometen, maar ook minder beschermd is tegen de schadelijke elektromagnetische straling van de zon. Om nog maar te zwijgen over de kosmische straling. We weten dat straling al erg schadelijk is voor volwassenen, maar dit is nog gevaarlijker voor onze geslachtscellen en ontwikkelende embryo’s of foetussen. Marques zegt: “De toxische effecten van straling zijn meer uitgesproken in cellen met een hoger metabolisme, zoals cellen die hun DNA verdubbelen om te gaan delen. Tijdens de ontwikkeling van een embryo zijn er veel meer van dit soort actieve cellen. Blootstelling aan straling in die fase van de ontwikkeling kan resulteren in een miskraam, maar het kan ook leiden tot misvormingen van het kind of andere ziektes, zoals verscheidene soorten kanker. Maar wanneer de moeder lijdt aan stralingsziekte kan dit ook tot problemen leiden van het kind. Ze kan namelijk op dat moment niet de ontwikkeling van haar kind ondersteunen.” Na de geboorte is het gevaar nog niet geweken. Zelfs een lage dosering kan bij de kinderen leiden tot allerlei ontwikkelingsproblemen. Marques zegt: “Straling doodt actief delende cellen, vooral de cellen die onze groei en ontwikkeling stimuleren. Wanneer deze cellen ontbreken, omdat ze gedood zijn door de straling, kan dat in de toekomst leiden tot allerlei tekortkomingen. Wanneer je door straling je kiemcellen verliest, dit zijn niet gespecialiseerde cellen die zich nog kunnen delen tot functionele cellen, kan dit nare gevolgen hebben. Zo kun je bijvoorbeeld kaal worden als de straling de kiemcellen die zich moeten ontwikkelen tot haarcellen doodt. Maar je kunt ook je huid verliezen wanneer straling de cellen doodt die verantwoordelijk zijn voor de regeneratie van de huid. Ook kan de straling bijvoorbeeld het centraal zenuwstelsel aantasten wanneer het zenuwcellen doodt. En bij een nog hogere dosis kan mogelijk de dood intreden.”

Afbeelding: NASA Goddard Space Flight Center (via <a href="https://www.flickr.com/photos/gsfc/7931832934/" rel="noopener" target="_blank">Flickr.com</a>)

Een zonnevlam, zoals deze, zendt alle soorten straling binnen het elektromagnetische spectrum uit.
Afbeelding: NASA Goddard Space Flight Center (via Flickr.com)

Maar er zijn mogelijkheden voor de toekomstige kolonisten om zichzelf en hun kinderen te beschermen tegen dit natuurverschijnsel. Marques zegt: “De ruimtepakken en het ruimtestation bevatten allerlei isolerende materialen, zoals kunststofpolymeren, metalen en zelfs water, die allerlei soorten straling tegenhouden en zo voorkomen dat de astronauten er schadelijke effecten van ondervinden. Daarnaast zou een medicijn tegen stralingsziekte ook uitkomst kunnen bieden. Dit bestaat nog niet, maar ik heb wel gelezen dat NASA hiernaar op zoek is.”

Gewichtloosheid

Wanneer astronauten in een baan rond de aarde circuleren ervaren zij gewichtloosheid. Veel mensen denken dat dit komt omdat er geen zwaartekracht is, maar eigenlijk is de zwaartekracht daar nog 90% van de zwaartekracht die we op het aardoppervlak ervaren. De gewichtsloosheid die de astronauten ervaren is eigenlijk het resultaat van een vrije val. Wanneer het ruimtestation zich na lancering in een baan rond de aarde bevindt, heeft het genoeg snelheid voor een constante vrije val. Alles in het ruimtestation valt met dezelfde snelheid, waardoor alles zweeft en het lijkt alsof er geen zwaartekracht is.

Gebrek aan zwaartekracht
Straling is helaas niet de enige uitdaging. We zijn gebouwd op de zwaartekracht van onze eigen planeet. De oppervlaktezwaartekracht bedraagt hier 9,81 newton per kilogram. Op Mars is dat slechts 3,71 newton per kilogram. Dat is dus ruim twee en een half keer zo weinig als waaraan we gewend zijn. Gezien de mate van verschil is het best mogelijk dat gebrek aan zwaartekracht ook invloed heeft op onze voortplanting. Marques zegt: “We weten niet of minder zwaartekracht invloed heeft op onze vruchtbaarheid zoals straling dat heeft, maar dat zou ik zeker graag willen weten. Verder denk ik niet dat minder zwaartekracht de conceptie bemoeilijkt. Sperma komt bij de eicel terecht door middel van chemische signalering, niet via zwaartekracht.” Daar lijkt het probleem dus niet te zitten. Maar wanneer we leven op een planeet met een lagere oppervlaktezwaartekracht zou dat eventueel wel gevolgen kunnen hebben voor de zwangerschap zelf. Marques zegt: “Ik maak me wel zorgen om de gevolgen van de lagere oppervlaktezwaartekracht. Tijdens een ruimtereis is de zwaartekracht die het lichaam ervaart lager dan op aarde, maar niet nul. We weten dat deze ruimtereizen het immuunsysteem onderdrukken. Dat zou de kans op een succesvolle zwangerschap kunnen verkleinen. Het immuunsysteem van de moeder is in geval van een zwangerschap al onderdrukt door de placenta. Als dit niet het geval zou zijn, zou het immuunsysteem van de moeder zowel de placenta als de foetus aanvallen. In veel gevallen leidt dat dan tot een miskraam. Maar bij een zwangerschap in de ruimte zal het immuunsysteem van de moeder onderdrukt worden door zowel de placenta als de verminderde hoeveelheid zwaartekracht. Ik denk dat dat erg gevaarlijk kan zijn en tot serieuze en gevaarlijke infecties kan leiden. Ik maak mij wat dat betreft zorgen om elke vermindering in zwaartekracht tijdens een zwangerschap, zowel op Mars als in de ruimte.” Hoe ernstig de verminderde oppervlaktezwaartekracht op Mars het immuunsysteem precies onderdrukt in zwangere vrouwen is nog niet duidelijk. Marques geeft wel aan dat wanneer de zwangerschap zelf succesvol verloopt, hij niet verwacht dat het embryo en later het geboren kind zich anders zullen ontwikkelen door de verminderde zwaartekracht.

“Daarom moeten we kolonisten op Mars met een hoog risico op erfelijke ziektes afraden kinderen te krijgen.”

Inteelt voorkomen
Na het trotseren van de natuurwetten zijn we er nog steeds niet. Er is namelijk nog een bedreiging voor het uitbreiden van de kolonie: inteelt. Met een kleine groep kolonisten is het risico op inteelt reëel. Marques zegt: “Inteelt verhoogt het risico op genetische ziekten, omdat zeldzame genetische eigenschappen met elkaar gecombineerd worden. Maar zo’n situatie kunnen we voorkomen met behulp van counseling en genetische screening. Op Mars is een zwangerschap ongelooflijk riskant en kostbaar. Daarnaast zijn de middelen zeer gelimiteerd met beperkte hoeveelheden medicatie en een beperkt aantal medische specialisten. Het is daarom belangrijk om de kansen op een succesvolle zwangerschap en levensvatbare nakomelingen prioriteit te geven. Daarom moeten we kolonisten op Mars met een hoog risico op erfelijke ziektes afraden kinderen te krijgen. Hoewel astronauten gezonde mensen zijn, kunnen ze alsnog genen bij zich dragen die de kans op erfelijke aandoeningen bij hun kinderen vergroten. Denk dan aan aangeboren ziektes, zoals hartmisvormingen, bepaalde typen kanker, maar ook ziektes die de voortplantingsorganen van hun kinderen kunnen beïnvloeden en zo op hun beurt de kans op kinderen de generatie daarna weer kan beïnvloeden. Screening is voornamelijk belangrijk voor zeer ernstige erfelijke ziektes zoals taaislijmziekte en de ziekte van Huntington. De fouten in de genen die verantwoordelijk zijn voor deze ziektes zijn makkelijk te screenen voordat een stel kinderen probeert te krijgen.”

Afbeelding: <a href="http://www.spacex.com/mars" rel="noopener" target="_blank">SpaceX</a>

Afbeelding: SpaceX

Wist u dat?

Een kolonie van 5000 tot 6000 personen klinkt misschien als een grote groep mensen, maar zelfs voor Nederlandse begrippen is dit heel klein. Met die aantallen val je in Nederland binnen de top tien van de kleinste gemeenten van ons land.

Maar als we te veel mensen afraden om kinderen te krijgen vanwege mogelijke erfelijke aandoeningen, zorgen we er wel voor dat de groep kolonisten die de grootste kans hebben op een gezond kind klein is. Dan voorkom je misschien erfelijke aandoeningen bij de eerste generaties Marsbaby’s, maar het feit dat je de genetische pool verkleint, verhoogt wel weer het risico op inteelt. Toch hoeven we ons volgens Marques daar niet veel zorgen om te maken. “Naar schatting zijn er 5000 tot 6000 volwassen kolonisten nodig binnen de buitenaardse kolonie om in de loop van de tijd zelfstandig te kunnen overleven. Bij zo’n berekening houden we rekening met verschillende scenario’s. Denk aan onvoorspelbare catastrofes, ziektes en nog veel meer. Deze getallen zijn gebaseerd op ecologische studies die uitgevoerd zijn op aarde. Onder de extreme leefomstandigheden op Mars is mogelijk een grotere kolonie nodig dan dit soort studies voorspellen. Om inteelt te voorkomen is een groep van 500 mensen genoeg. Dus wanneer minimaal 500 van de 5000 à 6000 kolonisten een kind krijgen zou inteelt geen probleem moeten zijn. Het is natuurlijk wel belangrijk dat de kolonie de 250 extra kolonisten het jaar erna qua voorzieningen kan onderhouden.” zegt hij.

Afbeelding: albaroma7/<a href="https://pixabay.com/en/pregnancy-love-pregnant-mother-2221960/" rel="noopener" target="blank">Pixabay</a>

Afbeelding: albaroma7/Pixabay

Uitdagingen uit de weg ruimen
Er zijn dus allerlei factoren waar we als mensheid rekening mee moeten houden voor we, voor zover mogelijk, de eerste generatie Marsbaby’s veilig kunnen verwelkomen. Mars heeft een vijandig klimaat en de levensomstandigheden zullen daarom anders zijn dan we op aarde gewend zijn. We zullen afhankelijk zijn van ruimtepakken, artificiële zuurstof en het verbouwen van voedsel zal beperkte mogelijkheden hebben. Dit alles maakt de zwangerschap op Mars een stuk moeilijker dan op aarde. Daarnaast moeten we op Mars extra rekening houden met straling en kan een lagere oppervlaktezwaartekracht mogelijk ernstige gevolgen hebben voor de moeder en daarmee ook haar ongeboren kind. Marques zegt: “Wetenschappers zijn al bezig met onderzoeken op de ruimtestations om oplossingen te vinden voor deze problemen. Maar we moeten nog veel onderzoek doen, bijvoorbeeld met muizen, voor we überhaupt proberen om ons voort te planten op een andere planeet.” Daar zit gelukkig nog niet zoveel haast bij. De eerste bemande missie naar Mars is misschien dichtbij, maar voor er sprake is van een heuse samenleving op Mars, waarbij de inwoners bewust zullen kiezen voor het krijgen van een kindje, is nog ver weg. Er is dus nog meer dan genoeg tijd om de uitdagingen die we op dit moment verwachten uit de weg te ruimen voor we daadwerkelijk de eerste generatie Marsbaby’s zullen verwelkomen. Daarbij komt dat we in de toekomst vast en zeker tegen nieuwe uitdagingen aan zullen lopen die we op dit moment nog niet voorzien. Tenslotte is het wellicht verstandig om ruim daarvoor onszelf de vraag te stellen of het wel aan ons is om met de gezondheid van de volgende generaties te knoeien door hen op Mars te verwelkomen. Misschien moeten we eerst maar eens een tijdje op Mars verblijven voor we aan zo’n ethische kwestie beginnen. Dan is er genoeg tijd om van tevoren te evalueren of het wel verstandig is om kinderen groot de brengen op zo’n vijandige planeet en te beslissen of het ook in het beste belang van het kind is om daar op te groeien. We zijn tenslotte niet geëvolueerd voor een bestaan op Mars.