我非常确定在上面的某个地方，在我们的太阳系中存在生命，”奥地利格拉茨医科大学的微生物学家克里斯汀·莫伊塞尔-艾辛格说。但像任何科学家一样，莫伊塞尔-艾辛格非常清楚，如此重大的主张需要确凿的证据。因此，她和其他人正在努力寻找证据——无论是在地球上还是在火星上。
在红色星球上，美国宇航局的火星探测器“毅力号”正在杰泽罗陨石坑中寻找化石和外星生物化学的痕迹，杰泽罗陨石坑是一个古老的湖床，据信曾经为微生物生命提供了适宜居住的条件。在地球上，微生物学家正在研究可能模拟早期火星栖息地的贫氧环境。这种将科学家对地外生命的推断与地球类似物的研究相结合的双管齐下的方法，可能有助于阐明岩石行星上生命存在的基石极限，从而极大地帮助未来地外任务的开发和执行。
火星空间探索类比项目（MASE）是一个为期四年的项目，该项目通过分析五种类型的严酷但适宜居住的陆地环境（可能类似于我们邻近星球上曾经存在甚至现在存在的环境）来了解火星。它的资助于 2017 年结束，但 MASE 研究人员仍在继续发表关于火星宜居性的研究结果。研究地点包括硫化泉、盐矿、酸性湖泊和河流以及永久冻土。由于这些环境中的极端条件，生活在这里的生物被称为极端微生物。
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已故的托马斯·布罗克是威斯康星大学麦迪逊分校的微生物学家，他是极端微生物研究的先驱。他出乎意料地发现，某些顽强的微生物可以在热到足以煮熟鸡蛋的地热温泉中茁壮成长。这位微生物学家的好奇心促成了一种分子的分离——来自一种喜热细菌——这种分子现在被世界各地的实验室用于扩增和测序 DNA。布罗克于 2021 年 4 月去世，但他的遗产仍在延续。
布罗克于 1969 年 4 月发表了他的极端微生物发现，仅仅几个月后，人类首次登上月球。这为天体生物学铺平了道路，天体生物学是研究地球上和宇宙中其他地方所有形式的生命。蒙大拿州立大学的研究员卢克·麦凯说，天体生物学不是为了从太空旅行中赚钱，他没有参与这项研究或莫伊塞尔-艾辛格最近的研究。它是关于基础科学，并回答一个永恒的问题：地球之外是否存在生命？
这是一个如此深刻的问题，以至于到目前为止，科学家们只设法在它的边缘上有所突破，每一次来之不易的启示通常都伴随着许多新发现的谜团。莫伊塞尔-艾辛格和她的团队的主要贡献在于他们尝试从 MASE 的五个环境中培养极端微生物，但即使是这项简单的任务也异常困难。从这些地点收集的 1000 多种不同的极端微生物物种中，该团队仅在实验室中成功培养出 31 种。这是环境微生物学中常见的难题。由于这些微生物生活在极端的地方，研究人员很难重新创造它们茁壮成长所需的精确条件。为了捕捉更多的多样性，该团队的科学家使用了基因测序，这使他们能够查看样本中所有微生物的 DNA。他们专门搜索可能帮助微生物在恶劣条件下（如极端温度或缺氧）生存的基因。
“培养的[微生物]分离株不能代表环境，这就是为什么他们所做的事情真的很酷。麦凯说：“通过使用分离株和测序，我认为他们真的试图涵盖所有基础。”
尽管在培养极端微生物样本方面遇到了麻烦，但研究人员在所有五个地点都发现微生物种类繁多。即使在地球上最极端的环境中，生命似乎也确实能找到出路。最值得注意的是，该团队的 DNA 测序显示，在所有 MASE 站点中都保守了 34 个独特的微生物序列，这证明了微生物能够在多种极端环境中生存。根据莫伊塞尔-艾辛格的说法，虽然许多微生物适应于在某些条件下（如极度寒冷或缺氧）生存，但发现一组微生物适应于在这些极端应激源的组合中生存是新奇的。这种在多种类型环境中生存的能力加强了研究人员的说法，即类似的微生物可能存在于火星上——不仅在遥远的过去，甚至在今天也是如此。
“微生物无处不在。它们可以生活在我们认为它们无法茁壮成长的地方，但不知何故它们却做到了，”莫伊塞尔-艾辛格说。“当然，在火星上，我们不知道这些[极端微生物]是否是我们期望看到的微生物类型。它们可能只是非常适应地球上的生活。”
这些微生物可能特别适应我们星球的一种方式是它们对碳基化合物或有机物的依赖。这些是地球上生命的分子基石，并且在一些其他适宜居住的地外环境中可能很少见。一些有机物稀少的环境中的微生物可以从无机物质（如氨和某些硫化合物）中获取营养。然而，MASE 研究中培养的所有微生物都依赖有机碳才能生存——即使是那些可以在没有氧气的情况下生存的微生物也是如此。根据莫伊塞尔-艾辛格的说法，这可能是因为消耗有机物的微生物生长得更快。因此，如果有更多时间，她和她的同事可能会成功培养出从其他化学来源获取营养的微生物，从而可能揭示新的生化途径和生态位，以便在寻找火星生命时加以考虑。
“我们离了解火星上的微生物可能是什么样子以及我们如何找到它们还很远。但当然，研究总是会一点一点地给出答案，在某个时候，画面会变得更完整，”莫伊塞尔-艾辛格说。
了解所有这些不同的部分如何组合在一起可能会改变我们对生命意义的定义。麦凯认为，地外生命的环境可能与地球上发现的环境相似，或者可能截然不同。目前，鉴于我们只有一个已证实的生命世界的样本量，这两种可能性似乎同样合理。
“[地外生命]如果与我们地球上的生命太[相似]，人们会争辩说它是我们带来的东西。但是，如果它太不同，我们能看到它吗？”莫伊塞尔-艾辛格说。“现在，这是驱动我们的问题。”