地球微生物可能在火星上存活数亿年

一种绰号为“柯南细菌”的生物可能具备在火星上生存的条件

Deinococcus radiodurans microbe close-up in green.

耐辐射球菌,这种微生物也被称为柯南细菌。

一项新的研究表明,地球上最顽强的微生物之一可能在 火星表面之下休眠2.8亿年。这项发现增加了微生物生命可能仍然存在于这颗红色星球上的可能性。

耐辐射球菌,绰号“柯南细菌”,是世界上最顽强的微生物之一,能够在足以杀死任何其他已知生命形式的辐射中生存。 实验现在表明,如果柯南细菌或类似的微生物存在于 火星上,它可以在地表以下 33 英尺(10 米)处,在冰冻和干燥的状态下存活 2.8 亿年。

在一项由迈克尔·戴利领导的研究中,他是马里兰州卫生科学统一服务大学的病理学教授,也是美国国家科学院行星保护委员会的成员 行星保护委员会,科学家们测试了六种微生物和真菌——所有这些都是“极端微生物”,能够在其他生物体死亡的环境中生存——以了解它们在模拟火星中纬度地区的环境中能够存活多久。 在实验过程中,生物体面临低至零下 80 华氏度(零下 63 摄氏度)的温度,以及紫外线、伽马射线和高能质子的照射,这些射线模拟了火星不断遭受的太阳紫外线和从太空倾泻而下的宇宙射线的轰击。 


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在细菌和真菌在实验中暴露于各种辐射水平后,戴利的研究小组测量了微生物细胞中积累了多少锰抗氧化剂。 锰抗氧化剂是辐射暴露的结果,形成的越多,微生物抵抗辐射的能力就越强。 

柯南细菌是明显的赢家。 研究人员发现,柯南细菌吸收的辐射量是人类能够承受的辐射量的 28,000 倍。 这一测量结果使戴利的研究小组能够估算这种微生物在火星不同深度能够存活多久。

之前的实验中,柯南细菌悬浮在液态水中,并暴露于类似于火星上的辐射,结果表明该微生物可以在火星表面以下存活 120 万年。 

然而,新的测试中,微生物被冷冻和干燥以模拟火星上寒冷干燥的条件,结果表明,如果柯南细菌埋在火星地表以下 33 英尺处,则能够存活 2.8 亿年。 如果仅埋在地表以下 4 英寸(10 厘米)处,则寿命缩短至 150 万年,而在暴露于紫外线的地表,则只能存活几个小时。

2.8 亿年前的火星环境与现在几乎相同——寒冷干燥——你必须追溯到更久远的时间,才能找到一个更温暖潮湿的时期,这可能让假设的火星生命首先在那里建立起来。 戴利承认这种复杂性,但他认为,自从火星发生剧烈的气候变化以来,生命可能已经找到可以繁殖的环境。 

“尽管埋在火星地下的耐辐射球菌无法在休眠状态下存活估计的 20 亿至 25 亿年(自从火星上的流水消失以来),但这种火星环境经常因 陨石撞击而发生改变和融化,”他在一份 声明中说。 “我们认为,周期性的融化可能允许间歇性的重新繁殖和扩散。”

因此,未来寻找生命的火星任务可能需要瞄准小于 2.8 亿年的大型陨石坑。 美国宇航局的盖尔陨石坑,即好奇号探测器正在探索的陨石坑,有 38 亿年的历史; 杰泽罗陨石坑,即毅力号探测器正在工作的地点,可能也有类似的年龄。 然而,较年轻的陨石坑确实很多; 例如,图廷陨石坑,它位于奥林匹斯山以西的亚马逊平原,宽 17 英里(28 公里),据信只有数十万年的历史。

这项研究还确定了柯南细菌为何如此耐辐射的原因。 科学家发现,微生物细胞中携带遗传信息的染色体和质粒连接在一起,这使得这些结构保持对齐,并防止受辐射的细胞分解,直到它们可以被修复。

这种耐久性意味着未来的任务,例如欧洲航天局的 罗莎琳德·富兰克林号探测器,它将深入火星寻找微生物生命,很可能会发现柯南细菌的火星表亲(如果它存在的话)。 

样本返回任务甚至可能将这些微生物带回地球; 在国际空间站上的实验甚至证实,柯南细菌至少可以在太空中存活三年。 但是,我们需要小心,不要用火星微生物污染地球

未来的红色星球任务,包括载人和机器人任务,也需要警惕用地球微生物污染火星。

戴利说:“我们的模型生物既可以作为火星正向污染的替代物,也可以作为地球反向污染的替代物,这两种污染都应避免。”

虽然前往火星的机器人任务在发射前会进行消毒,但消毒过程并不完美,一些微生物仍然可以搭便车前往红色星球。 如果人类访问火星,他们将携带更多的微生物,这些微生物可能会逃逸到火星环境中,要么破坏本土微生物生物圈,要么混淆寻找火星生命的实验。 

随着此类实验增加了火星上存在本土生命的可能性,科学家们将需要提出更多重要问题,即我们如何保护我们在那里发现的任何潜在生命。

这项研究在周二(10 月 25 日)发表在《天体生物学》杂志上的一篇论文中进行了详细介绍。

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