无论由于突发的气候或地质灾难、战争、传染病，还是数十亿年的太阳灭亡，地球上的生命都会不可避免地走向终结。为了避免灭绝，我们将不得不寻找一个新的居住星球，甚至可能是一个新的太阳系。在这本引人入胜的书中，梅森教授认为，这样做是我们的道义责任。他提出了一项雄心勃勃的详细科学计划，即人类500年太空基因计划。 梅森教授曾担任7个NASA空间任务的首席研究员，通过对太空宇航员血液、骨骼、基因等变化的研究，以翔实的一手资料和前沿的生物科技为基础，把科学家的严谨务实和星辰大海的愿景通过10年、20年、50年、100年、500年的跨度铺开，铺陈每一个阶段面临的生物科学、宇航科学和围绕人类身体的诸多挑战和应对之道，其中的挑战远多于科幻作品中描述的内容。这项计划，不仅会对世代飞船中的人类产生深远影响，也反哺着我们今天和未来的地球人类。 本书知识密集而深刻，设想大胆而烧脑，你准备好接受一场头脑风暴的挑战了吗？

我从出版社接到The Next 500 Years：Engineering Life to reach new worlds这本书的样章时，这本书尚未在美国出版。我问在约翰斯·霍普金斯大学读神经科学的女儿：“你怎么评价这本书？”她答道：“非常震撼！” 本书英文精装版于2021年4月上市。到了2021年11月，我和作者Christopher Mason博士第一次在Zoom进行了视频会议，Mason博士给我发来了本书平装本的封面设计方案——在红色的火星暮霭中，一个宇航员面向星辰大海的背影。由于这本书的精装本大受欢迎，负责即将出版的平装本的编辑说：“我们给橘色的空间增加了两个星球，看起来有趣极了，这本书一定能大卖！”据我所知，这是第一本将航天医学、基因组学和生物工程相结合的科普作品，作者Mason博士曾担任七个NASA任务的首席研究员。这本书以翔实的第一手资料和最前沿的生物科技为基础，把科学家的严谨务实和星辰大海的愿景通过10年、20年、50年、10年的跨度铺开，铺陈每一个阶段面临的生物科学、宇航科学和围绕人类身体的诸多挑战和应对之道，其中的挑战远多于任何一部硬科幻作品中描述的内容。 在翻译这本书的过程中，我们发现，书中有大量关于生物信息学、基因组学和基因工程的专业论述，有很多是近些年来诺贝尔生理学或医学奖表彰的突破性成就，具备相当强的专业性。为便于读者阅读和体会到Mason博士在讲述过程中的故事性，我们添加了必要的译者注。在目录部分，我们用易于理解的比喻，帮助读者形成自己的故事逻辑，这一点在本书第4章，围绕CRISPR革命性的基因剪刀的论述中，表现得最为突出。在新冠肺炎疫情依然威胁着人类健康和公共卫生的当下，RNA新冠疫苗的研发，让全世界更多的人了解到生命科学和生物制药的重要性。这个时候，阅读这本独一无二的“生命科学+宇航科学+500年人类太空探索硬科学（幻）”著作，有助于读者在星辰大海的畅想中，系统学习现代生命科学和基因组学的相关知识。 难能可贵的是，这本书除了具备时间和宇航医学上的深度与广度，Mason博还拥有科学家宏大的人类共同体视野。2021年4月，本书英文版出版，书中统计的全球发射的人造天体数目，尚未涵盖中国近两年发射的天宫系列飞行器。为此Mason博士承诺，一定会在下一版中对此进行补充，他还赞扬了中国宇航事业为火星计划带来的积极作用。在本书中，他在多处提及中国科学家在癌症CAR-T基因治疗方面的实践，华大基因的人类基因组计划，以及对“那个猛犸象”雕塑的赞叹。在视频会议中，Mason博士表示，他非常希望能够来中国和同行们交流，讲述这个未来全人类的构想。“我有十年的中国签证，我之前常去上海和杭州。”说这句话的时候，Mason博士仿佛忘了我们都还身处疫情之下，而他可爱的女儿突然在视频中出现，从他后面做了个鬼脸。 感谢约翰斯·霍普金斯医学院生物物理学与生物物理化学教授肖杰，她拿到本书电子版全文后，对全文内容进行了批注、审校。感谢Mason的博士Li Sheng教授，他在百忙之中对部分章节提出了修改建议。拿到本书预印本的浙江大学王立铭教授，看完后和我说：“Fantastic，我正计划写一本与本书讨论的话题类似的书。”王立铭教授在得到上的系列医学课和《巡山报告：如何理解一种全新疾病》都非常精彩，我非常期待这本书能催生更精彩的内容。华大集团的CEO尹烨博士阅读完本书预印本电子版后，第二天一早就洋洋洒洒写下“在元宇宙概念大火的当下，这部从生命科学角度思考、探索真实宇宙的作品，着实让我耳目一新”的赞誉。本书的其他几位预读推荐人，科普作家卓克、计算生物学家潘麓蓉博士、爱太空科技创始人、航天科普作家白瑞雪，以及北京师范大学生命科学学院教授窦非，分别从科普、宇航科学和生命科学的专业范畴，给出了专业的点评。在流量经济的阅读时代，我们坚信，一本严肃、有趣、烧脑的科学著作，更需要专业的解读和推荐。 这本书是我和在美国约翰斯·霍普金斯大学就读的女儿，隔空合作翻译的第二本书。我们既是翻译者，也是受益的读者。对我而言，高性能计算和人工智能的结合，对生命科学中药物发现和基因组科学具有推动作用，需要更系统地理解未来人类自身和生命科学的挑战，而女儿所学的专业刚好属于生命科学的范畴。我们合力将这本烧脑、专业、有趣的书翻译出来，相信这本书无论对国内生命科学、航天科学还是科幻领域的读者来说，都能产生一种可遇而不可求的阅读体验。 本书的编辑曾问我：“如果用一句话推荐本书，您会选择哪句话呢？”我想起了自己2014年第一次在HPC China上分享“三体和高性能计算”时引用的那个出自鲁迅先生的句子，于是，我改动了其中的两个字： 生命浩茫连广宇， 于无声处听惊雷！

引言 人类的萌芽 /001 01第一批基因宇航员 宇航员的基因损伤 /011 太空旅行的意外反应 /012 回到地球 /016 未来任务 /017 基因防护 /018 02工程师的职责召唤 熵眼镜 /023 蓝图 /024 生存道义伦理 /028 星际移民批判 /030 03第一阶段：功能基因组学全貌（2010—2020年） 生物遗传密码——基因组 /039 基因：生命遗传因子 /040 细胞与基因组 /045 由微生物群落绘制元基因组图谱 /048 太空基因测序 /049 太空诊断设备 /053 人类基因组的最终图谱 /054 04第二阶段：初步设计基因组（2021—2040年） 人类细胞设计 /059 基因组设计 /070 裁剪基因——CRISPR革命 /076 疾病和表观基因组编辑 /089 编辑灭绝物种的基因 /098 胚胎编辑与设计 /101 展望未来 /109 05第三阶段：人类和细胞工程的长期试验（2041—2100年） 逆转失明的基因疗法 /113 重编程细胞的基因疗法 /115 面向太空的基因防御 /117 地球之外 /121 通过基因抵御辐射 /122 通过表观遗传学抵御辐射 /126 人类的第一个备份 /127 06第四阶段：为太空孕育新人类（2101—2150年） 细胞混合疗法 /132 绿叶海天牛——跨物种基因混合 /136 人类光合作用——足有两个网球场大的绿巨人 /138 生物间移动基因和半基因 /139 细胞七十二变 /142 摆脱生育之痛——完全的父母自由 /145 为太空设计人类 /147 07第五阶段：新家园合成生物学（2151—2200年） 宇航员的微生物 /153 未知的一半 /155 合成生物学的根源 /157 最低限度的生活必需品 /159 重新编码基因组和新的遗传密码 /160 跨物种器官 /163 道德抹消 /166 增强感知 /169 为新星球设计新眼睛 /170 08第六阶段：拓展生命的极限（2201—2250年） 生命的极限 /175 人造夜与昼 /178 原生代人类 /180 娱乐性基因增强 /182 ? 09第七阶段：测试世代飞船，栖居严酷世界（2251—2350年） 世代飞船的挑战 /188 距离、能源和介质 /189 生理和心理风险 /191 选择我们的新家 /193 世代飞船伦理学 /194 光速下的生物学 /197 遥远的食物 /199 原材料 /201 医疗和药物 /203 废物回收处理 /204 10第八阶段：定居新地球（2351—2400年） 驱动发现的双引擎：行星与基因 /209 系外行星地狱 /211 原子光谱搜星 /213 炼狱行星 /215 天堂般的宜居星球 /216 德雷克、费米和大过滤理论 /217 西格方程、生物标记和光谱探测 /218 定居土卫六 /220 新地球上的基因守护 /223 成功的定向进化 /225 机械生命获得知觉 /227 11第九阶段：向第二个太阳进军（2401—2500年） 遵守生存道义的社会 /234 普适而持续的生物工程 /235 守护根基——基因信托 /238 基因正道——区分治疗与增强 /239 个体、代际和行星际的风险评分 /242 基因增强的危险 /247 面向行星和细胞的基因选择自由 /251 太空中的胚胎发育 /253 宜居行星匹配App /254 我们的类地行星伴侣 /256 行星基建工程 /258 星际之间的定向进化 /262 12第十阶段：乐观的未知（2500年后） 新视野 /266 地球家园谢幕 /266 离开太阳系 /268 凝望宇宙尽头 /269 无限的潜力 /271 最终的使命 /273 致谢 /275