地球微生物可能在火星上存活數億年

一種綽號為“柯南細菌”的生物可能具備在火星上生存的條件

Deinococcus radiodurans microbe close-up in green.

耐輻射球菌,這種微生物也被稱為柯南細菌。

一項新的研究表明,地球上最頑強的微生物之一可能在 火星表面之下休眠2.8億年。這項發現增加了微生物生命可能仍然存在於這顆紅色星球上的可能性。

耐輻射球菌,綽號“柯南細菌”,是世界上最頑強的微生物之一,能夠在足以殺死任何其他已知生命形式的輻射中生存。 實驗現在表明,如果柯南細菌或類似的微生物存在於 火星上,它可以在地表以下 33 英尺(10 米)處,在冰凍和乾燥的狀態下存活 2.8 億年。

在一項由邁克爾·戴利領導的研究中,他是馬里蘭州衛生科學統一服務大學的病理學教授,也是美國國家科學院行星保護委員會的成員 行星保護委員會,科學家們測試了六種微生物和真菌——所有這些都是“極端微生物”,能夠在其他生物體死亡的環境中生存——以瞭解它們在模擬火星中緯度地區的環境中能夠存活多久。 在實驗過程中,生物體面臨低至零下 80 華氏度(零下 63 攝氏度)的溫度,以及紫外線、伽馬射線和高能質子的照射,這些射線模擬了火星不斷遭受的太陽紫外線和從太空傾瀉而下的宇宙射線的轟擊。 


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在細菌和真菌在實驗中暴露於各種輻射水平後,戴利的研究小組測量了微生物細胞中積累了多少錳抗氧化劑。 錳抗氧化劑是輻射暴露的結果,形成的越多,微生物抵抗輻射的能力就越強。 

柯南細菌是明顯的贏家。 研究人員發現,柯南細菌吸收的輻射量是人類能夠承受的輻射量的 28,000 倍。 這一測量結果使戴利的研究小組能夠估算這種微生物在火星不同深度能夠存活多久。

之前的實驗中,柯南細菌懸浮在液態水中,並暴露於類似於火星上的輻射,結果表明該微生物可以在火星表面以下存活 120 萬年。 

然而,新的測試中,微生物被冷凍和乾燥以模擬火星上寒冷乾燥的條件,結果表明,如果柯南細菌埋在火星地表以下 33 英尺處,則能夠存活 2.8 億年。 如果僅埋在地表以下 4 英寸(10 釐米)處,則壽命縮短至 150 萬年,而在暴露於紫外線的地表,則只能存活幾個小時。

2.8 億年前的火星環境與現在幾乎相同——寒冷乾燥——你必須追溯到更久遠的時間,才能找到一個更溫暖潮溼的時期,這可能讓假設的火星生命首先在那裡建立起來。 戴利承認這種複雜性,但他認為,自從火星發生劇烈的氣候變化以來,生命可能已經找到可以繁殖的環境。 

“儘管埋在火星地下的耐輻射球菌無法在休眠狀態下存活估計的 20 億至 25 億年(自從火星上的流水消失以來),但這種火星環境經常因 隕石撞擊而發生改變和融化,”他在一份 宣告中說。 “我們認為,週期性的融化可能允許間歇性的重新繁殖和擴散。”

因此,未來尋找生命的火星任務可能需要瞄準小於 2.8 億年的大型隕石坑。 美國宇航局的蓋爾隕石坑,即好奇號探測器正在探索的隕石坑,有 38 億年的歷史; 傑澤羅隕石坑,即毅力號探測器正在工作的地點,可能也有類似的年齡。 然而,較年輕的隕石坑確實很多; 例如,圖廷隕石坑,它位於奧林匹斯山以西的亞馬遜平原,寬 17 英里(28 公里),據信只有數十萬年的歷史。

這項研究還確定了柯南細菌為何如此耐輻射的原因。 科學家發現,微生物細胞中攜帶遺傳資訊的染色體和質粒連線在一起,這使得這些結構保持對齊,並防止受輻射的細胞分解,直到它們可以被修復。

這種耐久性意味著未來的任務,例如歐洲航天局的 羅莎琳德·富蘭克林號探測器,它將深入火星尋找微生物生命,很可能會發現柯南細菌的火星表親(如果它存在的話)。 

樣本返回任務甚至可能將這些微生物帶回地球; 在國際空間站上的實驗甚至證實,柯南細菌至少可以在太空中存活三年。 但是,我們需要小心,不要用火星微生物汙染地球

未來的紅色星球任務,包括載人和機器人任務,也需要警惕用地球微生物汙染火星。

戴利說:“我們的模型生物既可以作為火星正向汙染的替代物,也可以作為地球反向汙染的替代物,這兩種汙染都應避免。”

雖然前往火星的機器人任務在發射前會進行消毒,但消毒過程並不完美,一些微生物仍然可以搭便車前往紅色星球。 如果人類訪問火星,他們將攜帶更多的微生物,這些微生物可能會逃逸到火星環境中,要麼破壞本土微生物生物圈,要麼混淆尋找火星生命的實驗。 

隨著此類實驗增加了火星上存在本土生命的可能性,科學家們將需要提出更多重要問題,即我們如何保護我們在那裡發現的任何潛在生命。

這項研究在週二(10 月 25 日)發表在《天體生物學》雜誌上的一篇論文中進行了詳細介紹。

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