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耐辐射球菌或可在火星存活
文彬彬
距离太阳遥远的火星极度寒冷和贫瘠,不是一个宜居行星.火星的日平均气温大约为-60℃,在两极冬季气温更是低至-126℃,此外,稀薄的大气表明这个星球浸淫在摧毁生命的密集射线中,同时,没有氧气的火星大气中有95% 是二氧化碳.然而,天体生物学家猜测,在地球最极端地区,如硫黄湖和永冻土中发现的简单单细胞生物——耐辐射球菌、嗜盐球菌和产甲烷菌,在这颗红色星球上或许能有一线生机.
耐辐射球菌
为了检验这些生物的存活能力,科学家对这些微生物的耐辐射能力进行了各种试验和测试,天体生物学家在实验室中模拟火星环境,用大量伽马射线和紫外线照射它们以及将其冷冻等,还有一些微生物甚至被带到国际空间站进行了测试.如今,研究人员列出一系列候选微生物名单,它们或能在火星经受住零下气温、真空环境和密集的太阳辐射.其中最有希望在火星上生存下来的当属耐辐射球菌,这是迄今为止发现的最能抵抗辐射的生命形态.耐辐射球菌能经受住数千人死亡的电离辐射量以及极低温度.科学家们将该微生物置于-79℃的环境中.同时用伽马射线长期高强度笼罩耐辐射球菌,模拟其在火星土壤下30 厘米深处可能遭受到的辐射.该微生物的极强抗性以至于研究人员估测,即使在极端环境下生存120 万年,其物种数量的减少量也仅为原来的百万分之一.
矿盐的立方晶体.
位居第二的火星生存者应为古老的嗜盐球菌家族,这种古细菌是类很特殊的细菌,生活在极端生态环境中的它们,可能是行星上最古老的生命形态,早在35亿～ 38 亿年前就出现在原始的地球上.从理论上来说,生活在地球上高盐分地区的嗜盐球菌能在火星上生存,因为那里发现了咸卤水和液态盐.在嗜盐球菌家族中,有两种菌Halococcusdombrowskii和Halobacteriumsp.
N R C -1 已被证实,能够在模拟的火星大气中存活.实验显示它们可以在6 倍于大气标准气压,大气成分98% 为二氧化碳, 以及-60℃的环境中生存6 小时以上.此外,在矿盐晶体中发现的存活了百万年的耐盐微生物也证明,它们有望在火星上生存下来.
排名第三的火星生存微生物可能是产甲烷菌,无需吸氧的它们靠氢气和二氧化碳为生,并在极端环境中安家,如温泉、盐池、酸碱湖以及西伯利亚永冻土.它们还可见于牛的内脏、白蚁以及死亡或腐烂的物质中.天体生物学家对这种永冻土中生存的微生物特别感兴趣,因为北极永冻土与火星地表下的环境非常类似.因为新的研究显示,在火星赤道与北极之间的地表下存在着一片巨大的冰块,面积相当于美国加州与德州合起来的大小.产甲烷菌非常适宜火星生活,它们不需要光、氧或者有机营养就能存活.在2007 年的一次实验中,被置于模拟火星环境中的产甲烷菌活下来了.德国地球科学研究中心的研究小组负责人迪克? 瓦格纳发现,在西伯利亚萨莫伊洛夫岛的永冻土中有种名为Methanosarcinasoligelidi 坚不可摧的产甲烷菌.他称这种微生物为“人类的超级英雄”,因为它能抵抗住最极端的气候环境.
干燥的莫伊洛夫岛平均气温为-14.7℃,有时能降到-48℃.瓦格纳发现,生存在这片永冻土中的微生物和其他产甲烷菌能经受住严寒和脱水环境,而他用太阳紫外线和电离伽马射线大量轰击Methanosarcinasoligelidi,以测试其生存极限.实验显示,相比另一种产甲烷菌Methanosarcinabarkeri,它能抵抗住的紫外线是其13.8 倍,电离辐射是其46.6 倍.这意味着,它能吸收的辐射水平相当于地球初期环境以及火星当前环境下的辐射量.
古老海岸上的太古宙叠层石为什么这些微生物能够抵抗高辐射以及寒冷？一种猜测是许多耐辐射微生物都是古细菌,它们进化伊始时地球上还没有臭氧层,因此完全暴露于太阳的全紫外线光谱下.那时的太阳辐射比今天强烈多了,因此地球上的一些早期统治者可能需要复制某些生存机制,即使在地球形成臭氧层后这些机制依然存在.然而,多数研究人员认为,生命起源于深海,即使大气中存在臭氧层,在那里辐射几乎都算不上什么问题.另一个理论是,微生物具备对辐射的抵抗力纯属偶然,是它们适应地球极端环境的结果.瓦格纳解释说：“微生物对某种压力有耐受,也会对其他压力有耐受.耐辐射球菌能抗高强度辐射,因此也能抗干旱,基于的是相同的机制.”换句话说,所有能在火星上生存的微生物候选者,无论是耐辐射球菌,还是嗜盐球菌和产甲烷菌,都是在其生存环境中进化出这种独特的生存方式,耐辐射能力只是一个副产品.一些耐盐微生物仅仅是将自己藏起来,从而远离太阳紫外线辐射.
嗜盐球菌属鳕细胞群聚在一起,形成一层层微生物,当表层细胞吸收太阳辐射后,深处的细胞就可以避免太阳辐射.如果微生物长期自然生活在低氧、高盐的环境中,适应了这种环境的它们就不会窒息.然而,天体生物学家史蒂芬? 卢克解释说,这种生存策略仅在对付紫外线时有效,一旦面对电离伽玛（伽马）辐射就难以奏效,因为伽马辐射能量大,能够穿透细胞群深入抵达中心.
这意味着,火星上的微生物能够藏在土壤或冰下逃避紫外线辐射,却还是难逃电离辐射.
不过,一些微生物则运用了不同的生存方法.辐射能触发活性氧的释放,而活性氧又会损伤诸如蛋白质和D N A 等细胞成分.但即使辐射和干燥会损伤D N A,许多微生物似乎都能修复这一损伤.研究显示,柯南细菌能够利用修复蛋白质缝合断裂的D N A.只要修复系统完备,细菌就能存活,此外柯南细菌的不同染色体上还携带多份基因备份,一旦被辐射损伤,细胞就能使用其他基因备份活下来,同时对D N A 损伤进行修复.而另外一些微生物则在体内细胞中聚集盐分和糖分,以防止自身脱水.这也是通过保护D N A 双螺旋结构的完整来防止辐射损伤.尽管对盐和糖的作用还并不清楚,但有证据显示,海藻糖的确能提供保护,防止蛋白质和细胞壁在受热或脱水时散开.
尽管如此, 卢克和瓦格纳都无法确信,这些微生物能否在火星地表上存活,因为那里的环境实在是过于极端,所以即使是地球上最坚不可摧的生命在火星上能否生存也是个未知数.虽然如今看上去贫瘠干燥,但火星地表的早期环境与地球早期环境相似,许多证据显示火星上曾经存在过河流、湖泊和海洋.或曾有过生物进化以及随着环境的恶化而逐渐适应.瓦格纳认为：“火星上或许曾存在过生命,它们可能已经灭绝,也可能深深掩藏在火星地壳中.”
辐射论文范文结:
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