嗜极生物是天体生物学家喜爱的研究工具。它们不仅有助于理解生命能够在何种极端环境中生存,有时还能作为实际工具,在这些极端环境中创造其他生命所需的物质,比如氧气。
罗马第二大学的丹妮拉·比利近期发表于《宇航学报》预印本的一篇论文,综述了一种特殊嗜极生物如何同时担当有用的实验对象和工具。
这种嗜极生物是一种名为“Chroococcidiopsis”的蓝细菌。遗憾的是,生物学家不像天文学家那样喜欢缩写名称,我们就称它为Chroo,这样我就不用反复复制粘贴这个可能已拼错的名字。
Chroo原产于沙漠,在亚洲、北美洲甚至南极洲都有样本被发现,南极洲大部分地区尽管常年积雪,实则是沙漠。
鉴于其顽强特性,已有多项研究关注Chroo的不同方面,以及生命在其他行星或外太空生存的潜在可能。
两项实验,即生物学与火星实验(BIOMEX)和听起来更酷的生物膜生物太空冲浪实验(BOSS),利用国际空间站上的生物体暴露于太空环境(EXPOSE)模块,从这些缩写就能看出我们确实回到了太空研究领域。实验将Chroo暴露于开放太空的恶劣环境,观察其生存情况,每项实验持续约一年半。
BIOMEX聚焦于单个细胞,而BOSS专注于生物膜。两项实验都指出,紫外线辐射是细胞的最大杀手,并且都发现即使是一些基本防护,对下层细胞也有极大益处。在BIOMEX实验中,这种防护由一层薄岩石或风化层提供;而在BOSS实验中,防护来自生物膜顶层细胞,它们牺牲自己,形成临时防护层,阻挡紫外线到达下层。
或许更令人惊叹的是,BIOMEX实验结束后,Chroo被带回地球,由于实验前已脱水,此时对其进行重新水化。科学家注意到,它们的DNA修复机制能够修复所遭受的DNA损伤。更令人称奇的是,与留在地球上的对照菌株相比,其后代没有出现更多突变。
也就是说,Chroo的DNA修复机制非常有效,能够在无防护状态下,经受一年半的太空辐射后恢复,且状态未受明显影响。
但太空并非进行这些嗜极生物实验的唯一场所,地球上也开展了多项测试。有一项实验,我猜是为了创造“细菌浩克”,用近24千戈瑞的伽马射线照射Chroo样本,这是对人类致命剂量的2400倍。令人惊讶的是,Chroo存活下来,不过可惜它并没有变成绿色怪物。
在另一项实验中,使用了更高水平的伽马辐射。虽然最终杀死了Chroo,但即使蓝细菌死亡后,类胡萝卜素等生物标志物仍可检测到,这使其成为在火星等地寻找灭绝生命的良好候选对象。
另一项地面测试表明,Chroo能够在类似木卫二或土卫二上可能出现的极寒温度下生存。当温度降至-80°C时,细菌似乎玻璃化,进入休眠的玻璃态,条件改善后便会苏醒。
但Chroo的能力不止于此,它能在月球和火星土壤上生存,仅利用土壤和光合作用产生氧气。它甚至能在火星土壤中高含量的高氯酸盐环境下存活,许多地球生命形式难以做到这点,它通过“上调”对抗高氯酸盐损害的DNA修复基因来实现。
未来有多个任务希望研究这种嗜极生物的其他方面。其中包括“CyanoTechRider”,它将观察微重力如何影响Chroo的DNA修复过程。
另一个是“BIOSIGN”,它将尝试用远红外线为Chroo供能,Chroo能够利用远红外线进行光合作用,这在蓝细菌和植物中是罕见的能力。该实验结果可能有助于我们理解M型矮星周围的生命,这类恒星主要发射红外线。
鉴于这种超级蓝细菌的所有能力,它似乎处于天体生物学研究的前沿。也许这意味着会有人给它取一个更简短、更易记的名字,让我们这些可怜的太空记者每次发现它的新奇之处时,不用再完整拼写它的名字。
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