古代细菌可能在火星表面下“沉睡”

一项新的研究表明，古老的细菌可能在火星表面下沉睡，数百万年来免受太空的强烈辐射。

虽然在这颗红色星球上没有发现生命的证据，但研究人员已经在实验室模拟了火星上的条件，以了解细菌和真菌如何生存。科学家们惊讶地发现，如果细菌被掩埋并免受电离辐射和太阳粒子轰击火星表面的影响，它可以存活 2.8 亿年。

研究结果表明，如果火星上曾经存在过生命，其休眠的证据可能仍然存在于地球的地下——未来的任务在钻入火星土壤时可以探索的地方。

虽然数十亿年前火星可能是一个更适合生命生存的环境，包括它的地表大气和水，但今天这颗红色星球更像是一个冰冻的沙漠。地球干旱的中纬度地区的平均温度为负 80 华氏度（负 62 摄氏度）。然后是辐射的持续威胁，因为火星的大气层非常稀薄。

“火星大气中没有流动的水或大量的水，因此细胞和孢子会变干，”该研究的共同作者、西北大学温伯格学院的查尔斯 E 和艾玛 H 莫里森化学教授布莱恩霍夫曼说。分子生物科学在文理学院的一份声明中说。 “还知道火星表面的温度与干冰大致相似，所以它真的很深。”

一个研究小组已经确定了微生物在暴露于电离辐射时的生存极限，就像在火星上可能遇到的那样。然后，该团队将地球上发现的六种细菌和真菌引入模拟的火星表面环境，同时用质子或伽马射线照射它们以模拟太空辐射。

出现了一个明显的赢家，称为 D. radiodurans。这种微生物因其坚韧的性质而被昵称为“细菌柯南”，似乎非常适合火星上的生命。

这种细菌是一种多极端微生物，这意味着它可以在脱水、酸和低温等恶劣条件下生存。耐寒微生物是科学界已知的最耐辐射的生物之一。

先前的研究发现，在恶劣的辐射和干燥、冰冻的环境中，这种细菌可以在火星表面以下存活 120 万年——比已知在地球上存活数百万年的一些微生物还要长。长。

这项新研究确定，当柯南细菌被干燥、冷冻并深埋在火星表面之下时，它可以承受 140,000 单位的辐射——比可能杀死人类的辐射暴露水平高出 28,000 倍。

这种在显微镜下看起来像南瓜的细菌，在无情地暴露在紫外线下后，可能只能在火星表面存活几个小时。柯南细菌在地表以下 4 英寸（10 厘米）处的预期寿命增加到 150 万年，如果细菌生活在 33 英尺（10 米）以下，则预计寿命约为 2.8 亿年。

一项详细说明这一发现的研究于周二发表在《天体生物学》杂志上。

研究人员能够测量暴露于辐射的微生物细胞中积累了多少锰抗氧化剂。研究小组发现的锰抗氧化剂越多，微生物就越有可能抵抗辐射并存活下来。

柯南细菌的基因组结构将染色体和质粒连接在一起，这意味着细胞保持对齐并在辐射暴露后可以自我修复。如果数十亿年前在火星上进化出一种类似柯南的微生物，那么当地球表面仍然存在水时，这些细菌的休眠残余物可能只是在地球地下深处处于休眠状态。

“尽管自从火星上的自来水消失后，埋在火星地下的 D. radiodurans 无法在休眠状态下生存大约 2 到 25 亿年，但这种火星环境经常因陨石撞击而改变和融化。”在一份声明中，健康科学大学统一服务大学博士。病理学博士和美国国家科学院行星保护委员会成员。

“我们认为，周期性的融化可以允许间歇性的重新繁殖和扩散。此外，如果火星上曾经存在生命，即使火星上不存在可行的生命形式，它们的大分子和病毒也会存活更长时间。这增强了这开启了一种可能性，即未来的任务将揭示火星上是否曾进化出生命。”

这些发现对于将火星样本送回地球以及在火星上执行载人任务具有重要意义。

由 NASA 和 ESA 共同指导的雄心勃勃的火星样本返回计划将向火星发送多个任务，以收集和返回毅力号火星车收集的样本。

火星车团队希望从火星杰泽罗陨石坑的一个古老湖泊和河流三角洲遗址采集的岩石和土壤样本能够确定这颗红色星球上是否存在生命。这些样本甚至可能包含古代微生物生命的微化石。

此外，宇航员在登陆火星时可能会不小心将搭便车的细菌带离地球。

“我们得出的结论是，火星上的陆地污染基本上是永久性的——在数千年的时间尺度上，”霍夫曼说。 “这可能会使在火星上寻找生命的科学努力复杂化。同样，如果微生物在火星上进化，它们可能能够存活到今天。这意味着将样本送回火星可能会污染地球。”