细菌团可能在行星之间传播生命

一个独特的技巧可以帮助微生物从地球飞往火星,例如,并存活下来。
The bacterial exposure experiment took place from 2015 to 2018 using the Exposed Facility located on the exterior of Kibo, the Japanese Experimental Module of the International Space Station.
细菌暴露实验于2015年至2018年在国际空间站日本实验舱“希望”号外部的暴露装置上进行。JAXA/NASA

几十年来,天文学家一直认为微生物可以像风中的花粉一样漂浮在浩瀚的宇宙中,将生命的种子播撒到宇宙各处。一项来自“Tanpopo”(日语意为“蒲公英”)的最新天体生物学任务研究表明,它们很有可能做到这一点。这将使宇宙中的生命比之前想象的更为普遍。

“生命的起源是人类最大的谜团,”东京大学微生物学家、Tanpopo任务首席研究员、新论文的首席作者Akihiko Yamagishi说。他说,该团队能够证明,如果微生物聚集在一起,它们在没有太空危险防护的情况下也能在火星到地球的旅途中生存下来。

为了做到这一点,天体生物学家将他们的实验带到太空,以观察地球生命在如此严酷的环境中如何生存,那里的真空、缺氧、紫外线辐射和极端温度似乎会阻碍生命的存在。在这项周三发表在《微生物学前沿》期刊上的新研究中,研究人员报告了一种特定的细菌如何在国际空间站上克服了这些严酷的太空环境,并存活了整整三年。

首先,美国宇航员斯科特·凯利在2015年将紧密堆积的Deinococcal细菌球固定在巨大空间实验室外部的暴露面板上。Deinococcus细菌存在于我们大气层的高处,以其独特的抵抗高剂量紫外线辐射遗传损伤的能力以及形成相对较大菌落的倾向而闻名。

之后,宇航员们在一年、两年和三年后检查了这些颗粒。经过艰难的三年的旅程,最薄的细菌层被紫外线辐射“烤焦”了。但死亡的细菌层保护了下面的微生物DNA免受严重损坏而无法生存:研究人员发现,所有大于0.5毫米的样本至少部分地在这次高海拔跋涉中存活下来。Yamagishi及其同事认为,大约两倍厚度的菌落——大约是10美分硬币的宽度——可以在太空生存长达八年。Yamagishi说,这足够从火星旅行到地球了。

这为“胚种论”增加了可行性,该理论认为地球上的生命是某个遥远父母的后代。这个想法很简单:生命并非起源于地球,而是从宇宙的某处搭便车来到这里。未参与该研究的白金汉大学天体生物学家Chandra Wickramasinghe表示,这项研究“进行得非常好”。Wickramasinghe是第一个在1974年以科学严谨的方式提出胚种论的人。“在过去的四十年里,彗星胚种论的所有预测都得到了证实。一个错误的理论不太可能发生这种情况。”

未参与该研究的佛罗里达理工学院天体生物学家Manasvi Lingam认为,这项研究是“对越来越多的证据的一个有价值的补充,这些证据表明极端微生物非常顽强,能够承受太空的危险”,至少在短期内是这样。然而,Lingam补充说,这项新研究也对行星保护和生物污染产生了严重影响——像Deinococcus这样的极端微生物可能已经成功地搭乘过去和现在的航天器前往火星,无意中破坏了原始的火星环境。如果我们有一天在火星上发现生命,可能很难确定它是起源于那里还是从另一个天体漂移过来的。

之前的研究表明,细菌在岩石的保护下可以在太空中生存,但Yamagishi及其同事认为,细菌也可以通过聚集在一起形成生命的“星际转移方舟”来生存——作者将这一概念称为“集体胚种论”。

尽管这是迄今为止对细菌在太空生存率的最佳估计,但胚种论仍然是一个有争议的理论。关于太空生存的微生物如何在不同天体之间物理上生存下来,仍然有许多未解之谜。Yamagishi的团队和Tanpopo任务将继续进行不同物种和不同条件下的暴露实验,以期找到一些答案。

 

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Paola Rosa-Aquino 是一位自由记者,报道科学和环境。她出生并成长于波多黎各,四年多来一直撰写关于太空、气候变化和环境正义的文章,自2019年起一直担任《Popular Science》杂志的太空专栏撰稿人。


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