人類見聞

294篇原創(chuàng)

生命是否能在行星間“旅行”？

這被稱為“泛種論”的假說一直激發(fā)著人類對宇宙和地球生命起源的無限遐想。

其中提到，生命可能附著在巖石上，然后通過小行星撞擊，從一個(gè)星球“飛”到另一個(gè)星球。

但關(guān)鍵是：在撞擊和拋射的極端過程中，生命真能存活下來嗎？

最近，一項(xiàng)發(fā)表在《PNAS Nexus》上的研究，為這個(gè)猜想提供了強(qiáng)有力的實(shí)驗(yàn)支持。

科學(xué)家們用“地表最強(qiáng)”微生物——耐輻射奇球菌進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，模擬火星遭受撞擊后，巖石被拋射進(jìn)太空的物理過程。

模擬撞擊：壓力高達(dá)2.4萬個(gè)大氣壓

研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種名為“壓力-剪切平板沖擊”的實(shí)驗(yàn)方法，他們將含有耐輻射奇球菌的樣本夾在兩塊金屬板之間，然后用第三塊板以特定角度和速度進(jìn)行撞擊，從而在微秒級時(shí)間內(nèi)，對細(xì)菌施加可控且均勻的瞬態(tài)高壓。

為了模擬火星巖石被撞擊拋射時(shí)，內(nèi)部所經(jīng)歷的典型壓力范圍，實(shí)驗(yàn)中施加的壓力最高達(dá)到了2.4GPa，相當(dāng)于2.4萬個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，遠(yuǎn)超地球海洋最深處壓力20多倍。

超乎想象的存活率

在相當(dāng)于火星巖石拋射壓力的最低（1.4GPa）沖擊下，耐輻射奇球菌的存活率高達(dá)95%以上。但即便壓力升至2.4GPa，仍有約60%的存活率，這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果相當(dāng)令人意外。

而在相同壓力下，大腸桿菌等其他微生物的存活率往往連1%都不到。

為什么它能如此“耐壓”？

通過電子顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，在2.4GPa壓力下，部分細(xì)胞出現(xiàn)了膜破裂和內(nèi)部結(jié)構(gòu)損傷，這也是導(dǎo)致存活率下降的原因，但更多的細(xì)胞還是保持了完整形態(tài)。

進(jìn)一步基因分析發(fā)現(xiàn)，在承受2.4GPa高壓后，細(xì)菌的基因表達(dá)發(fā)生了顯著變化，特別是與細(xì)胞包膜應(yīng)激反應(yīng)、DNA修復(fù)和鐵離子轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)的基因被大量激活，這表明，耐輻射奇球菌不僅能扛住極端沖擊，還能迅速啟動一套復(fù)雜的分子修復(fù)機(jī)制來應(yīng)對損傷。

對“泛種論”及太空探索的啟示

耐輻射奇球菌早已被證明能耐受太空的輻射、真空和低溫，如今，它的抗沖擊能力也得到了驗(yàn)證。這意味著如果火星曾存在過與耐輻射奇球菌類似的微生物，那它們搭乘隕石“便車”進(jìn)行星際旅行的可能性比我們之前認(rèn)為的要大得多！

這項(xiàng)研究同時(shí)也為行星保護(hù)和航天器設(shè)計(jì)提供了新的科學(xué)依據(jù)。（例如在評估火星采樣返回任務(wù)的風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，要考慮微生物在撞擊拋射過程中存活的可能性，從而制定更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)男行潜Ｗo(hù)方案。）

不過，實(shí)驗(yàn)室里再怎么嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)?zāi)M，也無法復(fù)刻真實(shí)星際之旅。我們可以想象載有生命的巖石在寒冷太空中漫長的漂浮、被宇宙輻射持續(xù)的照射、以及進(jìn)入另個(gè)星球大氣層時(shí)的二次沖擊等…有太多未知風(fēng)險(xiǎn)因素。

但這項(xiàng)研究至少告訴我們，生命的極限遠(yuǎn)比我們想象的更為寬廣。在浩瀚宇宙面前，這種頑強(qiáng)的生存意志足以令人心生敬畏。

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