隨著人類登陸火星的夢想臨近，能否在火星上自給自足地種植食物成為關(guān)鍵問題。由于火星土壤富含高氯酸鹽、重金屬等有害物質(zhì)，且缺乏有機(jī)質(zhì)，直接種植幾乎不可能。為此，科學(xué)家想到利用地球上最頑強(qiáng)的生物之一：水熊蟲進(jìn)行探路。這種體型微小的生物能耐受極端環(huán)境，是土壤生態(tài)系統(tǒng)的重要成員。若它們無法適應(yīng)火星土壤，未來農(nóng)業(yè)計劃將面臨巨大挑戰(zhàn)。

那么，有沒有什么生物能先替我們試試這片“毒地”？

就在最近，美國賓夕法尼亞州立大學(xué)阿爾圖納分校的科學(xué)家們真的做了這個實驗：他們把兩種水熊蟲，以耐輻射著稱的拉馬佐特水熊蟲和實驗室常見的模式水熊蟲扔進(jìn)了火星土壤模擬物里，看看它們能活幾天。

研究背景與目的

水熊蟲的大名你聽過：能在太空存活，耐輻射、耐干燥、耐冷凍，是天體生物學(xué)的明星物種。但在活躍狀態(tài)下，它們其實很嬌氣，需要水膜才能活動進(jìn)食。在土壤生態(tài)系統(tǒng)中，它們是重要的“中層管理者”，吃細(xì)菌、控線蟲，維持土壤健康。

此前，科學(xué)家已測試過多種微生物在火星模擬土壤中的生長，部分產(chǎn)甲烷菌和藍(lán)藻確實能存活。但作為動物的水熊蟲呢？還沒人試過。

這項研究想搞清楚幾個問題：活躍的水熊蟲能在火星土壤里活多久？不同種類抗性差異大嗎？火星土壤的什么成分最致命？如果用水洗一洗，土壤會不會變宜居？

畢竟，如果水熊蟲能活，其他動物或許也能；如果它們都活不了，那火星農(nóng)場就得另想辦法了。

兩種火星土，一種地球沙

研究者挑選了兩種火星風(fēng)化層模擬物：MGS-1和OUCM-1。

MGS-1是一種“全球性”模擬物，代表火星表面整體的化學(xué)和礦物組成。它由美國Exolith Lab制造，中位粒徑150微米。OUCM-1則是英國開放大學(xué)根據(jù)蓋爾隕石坑“巖巢”沉積物的具體成分調(diào)配的，更貼近“好奇號”火星車實地勘探的那個區(qū)域。作為對照，研究者還從馬薩諸塞州的橡樹崖采集了普通沙灘沙，反復(fù)清洗、高溫滅菌后備用。

值得一提的是，研究者還特意做了一組“洗過的MGS-1”：把MGS-1用蒸餾水洗了四遍，洗掉可溶性成分，再晾干。這樣就能區(qū)分：傷害水熊蟲的，到底是土壤顆粒本身，還是土壤里溶解的化學(xué)物質(zhì)？

兩個品種，多個種群

實驗選用了兩種水熊蟲：拉馬佐特水熊蟲（Ramazzottius cf. varieornatus）和模式水熊蟲（Hypsibius exemplaris）。前者是陸生種，以耐旱、耐輻射著稱；后者是淡水種，實驗室里很好養(yǎng)，但比較嬌氣。

研究者還特意從不同來源獲取了多個種群：兩種模式水熊蟲（Z151和lab strain），以及三種拉馬佐特水熊蟲（CA、S778、S809）。每個種群挑5-15只活躍個體，放進(jìn)裝了土壤模擬物的培養(yǎng)皿里，提供充足的食物（小球藻），然后在第1、2、4、8天觀察記錄“活躍個體數(shù)”。

火星土確實要命

結(jié)果很清楚：在普通地球沙里，所有水熊蟲都活蹦亂跳，4天后數(shù)量基本沒變。但在火星模擬物里，情況不妙。

MGS-1是最毒的。模式水熊蟲在MGS-1里兩天內(nèi)全軍覆沒。拉馬佐特水熊蟲雖然抗性強(qiáng)一些，但活躍個體數(shù)也明顯下降，大多數(shù)變得行動遲緩。

OUCM-1溫和一些。拉馬佐特水熊蟲在OUCM-1里狀態(tài)還不錯，尤其是一個叫S778的種群，幾乎沒受什么影響。但模式水熊蟲在OUCM-1里依然扛不住，雖然多撐了幾天，但最終也沒能幸免。

洗過的MGS-1就沒毒了

最有趣的發(fā)現(xiàn)來自“洗過的MGS-1”。把MGS-1用水洗四遍之后，它的殺傷力幾乎消失了。在洗過的MGS-1里，所有水熊蟲都活得好好的，狀態(tài)和在地球沙里一樣活躍。

這說明，MGS-1里的毒素是水溶性的，能被洗掉。傷害水熊蟲的不是土壤顆粒本身，也不是酸堿度，而是溶解在水里的某些化學(xué)成分。

研究者測量了土壤提取液的電導(dǎo)率，發(fā)現(xiàn)MGS-1的鹽度最高，OUCM-1次之，洗過的MGS-1和地球沙最低。鹽度越高，水熊蟲死得越快。但問題沒那么簡單：所有土壤的鹽度都在水熊蟲的耐受范圍內(nèi)。所以，殺死水熊蟲的不是鹽本身，而是某些特定的化學(xué)物質(zhì)，比如硫、鈣、鉀等元素的高濃度組合。

有些水熊蟲天生抗造

不同種類的水熊蟲抗性差異很明顯。拉馬佐特水熊蟲普遍比模式水熊蟲抗造，畢竟拉馬佐特是陸生種，本來就更適應(yīng)環(huán)境波動。但有趣的是，同是拉馬佐特，不同種群的抗性也不一樣。S778種群表現(xiàn)最搶眼，在OUCM-1里幾乎不受影響，在MGS-1里也能堅持很久。研究者猜測，這可能是因為S778原本就來自環(huán)境比較惡劣的地方，自然篩選出了抗性更強(qiáng)的個體。

研究者還拍了很多顯微照片?；钴S狀態(tài)的水熊蟲，有的還在爬來爬去，有的只能動一兩根爪子；不活躍的，要么蜷縮成一團(tuán)，要么身體腫脹變形。最慘的是那些徹底不動的，身體已經(jīng)開始崩解。

有趣的是，無論死活，很多水熊蟲身上都沾滿了礦物顆粒，像是穿了一件石頭外套。有些死掉的水熊蟲，嘴巴附近還堆著礦物顆粒。

總結(jié)

研究有三點發(fā)現(xiàn)：第一，不同火星土壤毒性不同，MGS-1很毒，OUCM-1較溫和，有的水熊蟲能在后者中存活。第二，毒害來自可溶性化學(xué)成分，用水洗掉就能變良土。第三，不同種類抗性差異大，未來選品種很重要。

對人類探索而言，如果OUCM-1代表真實火星，農(nóng)場或許可直接種植；如果MGS-1更真實，水洗就能解決問題。火星土壤還自帶殺菌屬性，反而降低污染風(fēng)險。

當(dāng)然，這只是第一步。真實火星還有低壓低溫等多重考驗，科學(xué)家已經(jīng)在計劃下一步實驗了。

來源：Bakermans C, Vecchi M, Pearce G. Short-term survival of tardigrades (Ramazzottius cf. varieornatus and Hypsibius exemplaris) in martian regolith simulants (MGS-1 and OUCM-1). International Journal of Astrobiology. 2025;24:e28.

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