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细菌如何在太空中存活数年?形成厚厚的凝结块

  新浪科技讯 北京时间8月27日消息,据国外媒体报道,一项新研究表明,一种耐寒细菌能够在严酷的太空环境中存活很长一段时间,但前提是它们必须形成一团厚厚的凝结物。这一发现可能会为胚种论(panspermia)提供支持。胚种论又称泛种论,是一种假说,猜想宇宙中存在着各种形态的微生物,通过陨星、小行星与彗星散播,并可能在地球上孕育了生命。

  抗辐射奇异球菌(Deinococcus radiodurans)是一种嗜极微生物,能够在低温、电离辐射、紫外线和脱水条件下生存。一项新研究表明,这种细菌还能在太空的恶劣环境下生存。

  在国际空间站外的一个面板上,研究人员取下了干燥的抗辐射奇异球菌样品,发现这些样品在太空中放了3年之后,竟然又“复活”了。不过需要指出的是,这些幸存下来的细菌此前形成了一团厚厚的凝结物。

  研究团队发现,一些细菌在聚集成团时,便具备了在太空中长时间存活的条件。因此这支持了泛种论假说,即微生物生命可以在外星球上扎根。这项新研究也提到了一种可能涉及地球和火星的胚种论场景,即两颗行星中任意一颗都有机会将生命散播到另一颗行星上(尽管公平地说,我们仍然不知道火星是否曾经适合生存)。

  早在2008年,科学家就利用飞机和气球探测并记录了飘浮在高层大气中的微生物。他们在在距离地表12千米的高空发现了抗辐射奇异球菌,这也是吉尼斯世界纪录中最具抗辐射能力的微生物。在地球对流层上层确认了这种细菌后,山岸明彦自然而然地想要了解它们在严酷的太空环境中会如何生存。

  在研究小组的实验设计中,细菌样品被放在国际空间站外的暴露实验舱,在太空中暴露1、2、3年的时间。这样的设计可以使研究人员绘制出一条生存曲线,并估计细菌在较长一段时间内的生存能力。该实验于2015年至2018年在国际空间站上的日本实验舱“希望号”(Kibo)上进行,研究人员将不同厚度的细菌凝结块暴露在空间中。

  实验结果显示,所有厚度超过0.5毫米的凝结块在太空暴露3年后都存活了下来。研究人员指出,位于凝结块外表面的细菌被杀死,但它们为下方脱水的细菌提供了一个保护性外壳。

  在对所有3个样品组的存活数据进行分析后,研究人员估计,直径大于1毫米的细菌团或许能够在外太空存活长达8年,而更厚的凝结块在任何环境下都可能存活15到45年。

  抗辐射奇异球菌是如何在如此恶劣的条件下生存的呢?这是因为“它们具有多个基因组副本,而且有很强的DNA损伤修复能力”。一旦补充水分,这些细菌就会修复受损的DNA并继续生长。

  尽管抗辐射奇异球菌是一种已知的嗜极微生物,但这项新发现还是为细菌在太空中的生存提供了很好的参考。该研究表明,在适当的保护下,某些细菌可以在外太空长期存活。这种保护可以是凝结物的形式,甚至可以埋藏在岩石之中。

  这项新研究令人兴奋,但还需要大量的工作,从理论上,微生物可以存活足够长的时间来完成地球到火星的旅行。物体从火星到地球的平均时间大约是数千万年,然而,在最短的轨道上只需要几个月或几年,尽管概率非常低。

  因此,尽管微生物搭便车快速到达火星是可能的,但可能性很小。这些嗜极微生物或许能在太空中存活45年以上,但它们是否能存活数百万年仍是一个悬而未决的问题。在星际传播和向火星传播的过程中,几乎肯定需要如此漫长的时间。

  如果考虑到其他因素,事情就变得更加复杂了,比如微生物如何在进入太空的剧烈过程(可能由小行星撞击引起)中存活下来,或者如何挺过进入外星球大气层时的高温,以及与外星球表面的撞击中如何幸存等。

  泛种论是一个很有趣的理论,但要想让它真正发挥作用还需要更多的研究。如果能证实这一假说,就将意味着生命在宇宙中要比我们想象的普遍得多。(任天)

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