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
《科学报告》最近发表的一篇论文研究了宇宙条件对地球上最顽强生物之一——可爱的水熊虫的生存极限。
这项工作背后的想法是,我们可以借助水熊虫的各种生存界限,从极端温度到辐射抗性,来设定宇宙足够恶劣以真正消除适宜行星上任何可能生命的概率上限。 具体而言,作者着眼于可能导致类地世界上的所有海洋沸腾的天体物理现象。
以这种方式探讨问题引出了这样的建议:在遥远的未来,当我们的太阳膨胀并吞噬我们时,地球上最后活着的生物很可能就是水熊虫。 这是一个吸引人的标题,也是一个不错的聚会谈资。
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但是,冒着有点坏脾气的风险,我不得不说我认为这种预测存在一些问题(即使考虑到它的近似性质)。 这些问题大多属于“让我们避免简单地接受既有观点”的范畴。 首先,虽然水熊虫(有很多种类)确实是非常顽强的小生物,但它们远非无敌。
以将水熊虫暴露于太空真空和近地轨道极端条件的实验为例。 我想我们都记得的是,任何多细胞生物都能够存活下来。 但这对水熊虫来说并不容易。 其中一项实验,使用了欧空局的“Biopan-6”轨道平台,将两种脱水(即已经“休眠”)的成年水熊虫暴露于真空和紫外线辐射的混合环境中超过 10 天。 水熊虫都很好地应对了基本真空,但是当紫外线太阳辐射加入其中时,情况就不那么明朗了。 事实上,即使是复活(补水)的样本也具有高死亡率,其中一个物种实际上被消灭了,只剩下一个顽强的个体。
结论是,虽然任何生物体都能在这次磨难中幸存下来是了不起的,但这并不是水熊虫的绝对胜利。
我的第二个怀疑来自于这样一个事实:健康的生物体表现出非凡的耐力是一回事,一个物种长期保持下去又是另一回事。 例如,考虑一下水熊虫的饮食——通常被方便地忽略的难题之一。
它们吃什么? 成年水熊虫喜欢刺穿植物和动物(真核)细胞并吸出里面的东西。 有时它们会吞噬整个轮虫,甚至其他水熊虫。 当活跃时,它们生活在海洋和半水生或潮湿的环境中——例如您可能在花园中发现的苔藓和地衣。
问题就在这里。 水熊虫可以通过休眠来摆脱极端温度、辐射和其他损害,但从长远来看,它只能在食物存在的情况下生存。 用来自不方便的超新星的辐射轰击一颗行星,或煮沸海洋,水熊虫可能确实是剩下的全部,但它们将没有食物来源来延续到未来。 培养一只水熊虫需要一个生物圈。
也就是说,在我看来,这是对环境支持生命倾向做出任何有用陈述的挑战之一。 地球上绝大多数生命都与其他生命交织在一起——从多细胞食物链到细菌菌落和相互支持的新陈代谢(“我吃你排泄的东西”)。 似乎很少有例外。 也许非凡的独居生物地下杆菌是最好的例子,至少在今天,它似乎不需要任何同伴。 但是这种细菌虽然顽强,但在应对高温的能力方面却比水熊虫弱,仅仅在 60 摄氏度时就会死亡,而不是 150 摄氏度。
虽然水熊虫的生存条件确实为生命能做什么提供了有趣的限制,但它们可能会导致我们大大高估宇宙中真正可行的生命系统的范围。 至少基于地球生物化学是这样的。