我非常確定在上面的某個地方，在我們的太陽系中存在生命，”奧地利格拉茨醫科大學的微生物學家克里斯汀·莫伊塞爾-艾辛格說。但像任何科學家一樣，莫伊塞爾-艾辛格非常清楚，如此重大的主張需要確鑿的證據。因此，她和其他人正在努力尋找證據——無論是在地球上還是在火星上。
在紅色星球上，美國宇航局的火星探測器“毅力號”正在傑澤羅隕石坑中尋找化石和外星生物化學的痕跡，傑澤羅隕石坑是一個古老的湖床，據信曾經為微生物生命提供了適宜居住的條件。在地球上，微生物學家正在研究可能模擬早期火星棲息地的貧氧環境。這種將科學家對地外生命的推斷與地球類似物的研究相結合的雙管齊下的方法，可能有助於闡明岩石行星上生命存在的基石極限，從而極大地幫助未來地外任務的開發和執行。
火星空間探索類比專案（MASE）是一個為期四年的專案，該專案透過分析五種型別的嚴酷但適宜居住的陸地環境（可能類似於我們鄰近星球上曾經存在甚至現在存在的環境）來了解火星。它的資助於 2017 年結束，但 MASE 研究人員仍在繼續發表關於火星宜居性的研究結果。研究地點包括硫化泉、鹽礦、酸性湖泊和河流以及永久凍土。由於這些環境中的極端條件，生活在這裡的生物被稱為極端微生物。
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已故的托馬斯·布羅克是威斯康星大學麥迪遜分校的微生物學家，他是極端微生物研究的先驅。他出乎意料地發現，某些頑強的微生物可以在熱到足以煮熟雞蛋的地熱溫泉中茁壯成長。這位微生物學家的好奇心促成了一種分子的分離——來自一種喜熱細菌——這種分子現在被世界各地的實驗室用於擴增和測序 DNA。布羅克於 2021 年 4 月去世，但他的遺產仍在延續。
布羅克於 1969 年 4 月發表了他的極端微生物發現，僅僅幾個月後，人類首次登上月球。這為天體生物學鋪平了道路，天體生物學是研究地球上和宇宙中其他地方所有形式的生命。蒙大拿州立大學的研究員盧克·麥凱說，天體生物學不是為了從太空旅行中賺錢，他沒有參與這項研究或莫伊塞爾-艾辛格最近的研究。它是關於基礎科學，並回答一個永恆的問題：地球之外是否存在生命？
這是一個如此深刻的問題，以至於到目前為止，科學家們只設法在它的邊緣上有所突破，每一次來之不易的啟示通常都伴隨著許多新發現的謎團。莫伊塞爾-艾辛格和她的團隊的主要貢獻在於他們嘗試從 MASE 的五個環境中培養極端微生物，但即使是這項簡單的任務也異常困難。從這些地點收集的 1000 多種不同的極端微生物物種中，該團隊僅在實驗室中成功培養出 31 種。這是環境微生物學中常見的難題。由於這些微生物生活在極端的地方，研究人員很難重新創造它們茁壯成長所需的精確條件。為了捕捉更多的多樣性，該團隊的科學家使用了基因測序，這使他們能夠檢視樣本中所有微生物的 DNA。他們專門搜尋可能幫助微生物在惡劣條件下（如極端溫度或缺氧）生存的基因。
“培養的[微生物]分離株不能代表環境，這就是為什麼他們所做的事情真的很酷。麥凱說：“透過使用分離株和測序，我認為他們真的試圖涵蓋所有基礎。”
儘管在培養極端微生物樣本方面遇到了麻煩，但研究人員在所有五個地點都發現微生物種類繁多。即使在地球上最極端的環境中，生命似乎也確實能找到出路。最值得注意的是，該團隊的 DNA 測序顯示，在所有 MASE 站點中都保守了 34 個獨特的微生物序列，這證明了微生物能夠在多種極端環境中生存。根據莫伊塞爾-艾辛格的說法，雖然許多微生物適應於在某些條件下（如極度寒冷或缺氧）生存，但發現一組微生物適應於在這些極端應激源的組合中生存是新奇的。這種在多種型別環境中生存的能力加強了研究人員的說法，即類似的微生物可能存在於火星上——不僅在遙遠的過去，甚至在今天也是如此。
“微生物無處不在。它們可以生活在我們認為它們無法茁壯成長的地方，但不知何故它們卻做到了，”莫伊塞爾-艾辛格說。“當然，在火星上，我們不知道這些[極端微生物]是否是我們期望看到的微生物型別。它們可能只是非常適應地球上的生活。”
這些微生物可能特別適應我們星球的一種方式是它們對碳基化合物或有機物的依賴。這些是地球上生命的分子基石，並且在一些其他適宜居住的地外環境中可能很少見。一些有機物稀少的環境中的微生物可以從無機物質（如氨和某些硫化合物）中獲取營養。然而，MASE 研究中培養的所有微生物都依賴有機碳才能生存——即使是那些可以在沒有氧氣的情況下生存的微生物也是如此。根據莫伊塞爾-艾辛格的說法，這可能是因為消耗有機物的微生物生長得更快。因此，如果有更多時間，她和她的同事可能會成功培養出從其他化學來源獲取營養的微生物，從而可能揭示新的生化途徑和生態位，以便在尋找火星生命時加以考慮。
“我們離了解火星上的微生物可能是什麼樣子以及我們如何找到它們還很遠。但當然，研究總是會一點一點地給出答案，在某個時候，畫面會變得更完整，”莫伊塞爾-艾辛格說。
瞭解所有這些不同的部分如何組合在一起可能會改變我們對生命意義的定義。麥凱認為，地外生命的環境可能與地球上發現的環境相似，或者可能截然不同。目前，鑑於我們只有一個已證實的生命世界的樣本量，這兩種可能性似乎同樣合理。
“[地外生命]如果與我們地球上的生命太[相似]，人們會爭辯說它是我們帶來的東西。但是，如果它太不同，我們能看到它嗎？”莫伊塞爾-艾辛格說。“現在，這是驅動我們的問題。”