本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
地球坚固：黑色真菌Cryomyces生长在破碎砂岩的石英晶体上。图1B来自Onofri et al. 2015。
除了恼人地遍布各处，从淋浴间的填缝剂到俄罗斯和平号空间站，生活在南极洲岩石内部的真菌已成功在类似火星的严酷条件下，在低地球轨道上生存了一年半的时间，科学家最近在期刊天体生物学中报道。其中一些甚至在类似火星的空间中度过了一年的时间后成功繁殖。
为什么要让它们遭受如此磨难？科学家在过去十年中得出结论，火星（和地球一样，大约有45亿年的历史）在其最初的十亿年间支持了水存在很长时间，他们想知道在那段时间进化出来的生命是否可能以化石甚至新鲜状态仍然存在于这颗星球上。当时的地球气候比现在温和，大气层更厚，气候更宜人且湿润。
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但是如何搜索那种生命呢？一个来自欧洲和美国的科学家团队，利用他们认为与这颗星球最相似的环境中存在的生命，希望确定可能在这样的搜索中证明有用的生物特征类型，同时也看看地球生命形式是否能够承受当前的火星状条件。
也就是说，不太好。
火星上的温度每天都在剧烈波动。“火星科学实验室”漫游车测得的每日波动高达 80°C（即 144°F），从夜间的 -70°C（-94°F）到火星正午的 10°C（50°F）。如果您能在那样的温度下生存下来，您还必须克服超强烈的紫外线辐射，95% 二氧化碳的大气层（其对人类的影响在《全面回忆》的结尾得到了生动的展示），600 到 900 帕斯卡的压力（地球：101,325 帕斯卡），以及大约 0.2mGy/天的宇宙辐射剂量（地球：0.001 mGy/天）。我不知道您怎么想，但火星不是我的首选度假地。
尽管Cryomyces antarcticus将其极端之地称为家，但那里可能也不是它的首选之地。Cryomyces antarcticus及其亲属Cryomyces minteri——在这项研究中独立测试的两种真菌——是一个名为黑色真菌或黑酵母的群体成员，因为它们具有厚厚的色素外壳，使其能够承受各种环境压力。该群体的成员在几年前一项研究中臭名昭著地出现，该研究发现该群体的两个物种通常生活在人们家中的洗碗机内部（它们是机会性的人类病原体，但大多数人类对其免疫）。但这些真菌中的大多数都静静地生活在地球上最极端的环境中。
这项实验中使用的特定黑色真菌，通常被认为是地球上最顽强的真菌，生活在它们自己在南极洲岩石内部创造的微小隧道中。显然，这是它们在不被南极洲恶劣气候和灼热的紫外线辐射摧毁的情况下唯一可以生长的地方。南极洲恰好是地球上最相似的地方——尽管仍然不是特别相似，正如您所见——于我们友好的邻居红色星球。这种耐力使得黑色真菌及其邻居地衣成为国际空间站上类似火星条件的流行试飞员。
例如，形成常见且美丽的橙色橘色地衣以及Acarospora的地衣形成真菌之前也进行了相同的国际空间站之旅，在国际空间站的欧洲模块 EXPOSE-E 中。两者都在这次经历中幸存下来，Acarospora甚至成功繁殖。
但这似乎是非地衣形成真菌首次接受国际空间站处理。
这两种特殊的真菌——Cryomyces antarcticus和Cryomyces minteri——是从南维多利亚地南极洲的麦克默多干谷收集的，据说是地球上最像火星的地方。它们从干燥的砂岩上分离出来，放在一种叫做麦芽提取物琼脂的真菌食物培养皿上。然后将这种凝胶状圆盘与生活在其上的真菌一起在干燥器中干燥，然后像这样送入太空。
每个菌落直径约为 1 毫米，每个酵母细胞的大小为 10 微米。像大多数黑色酵母/真菌一样，它们具有深色的外壁。
Cryomyces antarcticus展示其深色细胞壁和丝状生长形态。图1C来自Onofri et al. 2015。
科学家们还测试了整个“隐生内岩”生物群落——那些秘密生活在岩石内部的生物，包括不仅是真菌，还有岩石栖息的蓝绿藻——方法是测试从南维多利亚地南极洲的战舰岬角收集的整个岩石碎片。各种生物生活在距岩石表面 1 厘米范围内的不同颜色和深度的条带中。
真菌生活在黑暗和白色条带中；绿色条带可能是藻类。
一块破碎的干燥砂岩碎片揭示了岩石表面 1 厘米范围内的彩虹色分层生命。图1A来自Onofri et al. 2015。
真菌于 2008 年 2 月发射升空，并于 2009 年 9 月 12 日返回地球。在此期间，它们被放置在尽可能类似于火星大气层的气体浴中，并暴露于模拟的完整火星紫外线辐射、千分之一的火星紫外线或保持在黑暗中。它们还经受了太空的宇宙背景辐射以及 -21.7°C 和 42.9°C 之间的温度波动——远高于火星，但这是能做到的最好的程度。对照样品在地球上保持黑暗。
一旦返回地球，菌落和岩石样品就会重新水合。它们的外观在航行期间没有改变。然后通过将它们在水中稀释并铺板得到的溶液来测试它们的活力，以查看形成了多少新菌落。他们还通过使用一种只能穿透受损细胞膜的化学物质来估计具有未受损细胞膜的细胞百分比。
科学家们发现，黑色酵母形成新菌落的能力因其在“火星”上的时间而严重受损，但并非为零。当在国际空间站上保持黑暗时，约有 1.5% 的C. antarcticus能够在暴露后形成菌落，而只有 0.08% 的C. minteri可以。令人惊讶的是，那些暴露于 0.1% 火星紫外线的表现更好，存活率高出 4-5 倍：C. antarcticus略高于 8%，C. minteri为 2%。也许微弱的辐射刺激了突变或应激反应蛋白，可能以某种方式帮助了真菌。
在火星辐射的全力作用下，存活率与那些在黑暗中保存的样品大致相同，也就是说，几乎为零。相比之下，地球上黑暗中保存的对照C. antarcticus样品中约有 46% 产生了菌落形成单位，而C. minteri仅约有 17%。不是超高的比率，但仍然比它们在太空旅行的同伴高得多。
另一方面，细胞膜完整的细胞百分比显然远高于可以繁殖的数量。无论紫外线照射如何，C. antarcticus细胞的 65% 保持完整，而C. minteri的存活率在 18% 到 50% 之间波动，同样在紫外线照射下比在黑暗中表现更好。殖民化的岩石群落在黑暗中保存时，产生的完整细胞百分比是所有样品中最高的——约为 75%，但在暴露于太阳紫外线时，却是最低的，只有 10-18% 存活完整。
是什么解释了存活与繁殖能力之间明显的差异？作者认为，可能是真菌的繁殖器官比它们的细胞膜和细胞壁对宇宙辐射更敏感。
作者的结果还向他们表明，DNA 是用于在火星上寻找生命的首选生物分子，因为它像细胞膜一样，即使在不再能够繁殖的细胞中也基本完好无损地存活下来。
尽管火星上的生命可能不使用 DNA 遗传物质，但话又说回来，它也可能使用。它在我们地球上肯定运作良好。
即使暴露于类似火星条件下的真菌很少有足够存活下来进行繁殖的，但在所有情况下，至少有一部分存活了下来。也许这才是重要的。一项类似的先前实验表明，一种绿藻Stichococcus和一种真菌Acarospora在空间站上进行了非常相似的旅行后能够繁殖。另一项针对细菌枯草芽孢杆菌的实验发现，高达 20% 的孢子能够在类似火星的暴露后发芽和生长。理论上，只需要一两个坚持下来并适应这些条件，就可以建立一个完整的耐火星生命谱系（顺便说一句，这是 NASA 行星保护计划的主要原因）。
另一方面，有些人认为地球生命的长期生存是不可能在火星上实现的。鉴于仅仅 1.5 年后极低的繁殖能力，这项研究也没有破坏这种观点。
但我们所有的研究都测试了在地球上进化而来的生命。那么在火星上进化而来的生命呢？根本无法确定这样的生物——假设它们存在或曾经存在——可能有多么相似或不同。
就我个人而言，我更着迷于这项研究以及其他类似研究告诉我们的关于我们自己的亲属，以及它们在一些最严酷的条件下生存的能力，即使是相对较短的时间。对于真菌来说，天空不是极限。
参考文献
Onofri, S., de Vera, J. P., Zucconi, L., Selbmann, L., Scalzi, G., Venkateswaran, K. J., ... & Horneck, G. (2015). 南极隐生内岩真菌在国际空间站模拟火星条件下的生存. 天体生物学, 15(12), 1052-1059.