國際空間站 （圖片來源：論文）

“蒲公英”計劃

2018 年，一艘載有在太空環境生存多年的菌落的飛船駛離了國際空間站。這些菌落是日本太空生物實驗任務——“蒲公英”計劃（Tanpopo mission）送回地球的最後一批樣品。這一任務旨在研究太空環境對簡單生物的影響，假如微生物在真空環境下依然能夠長期存活，那麽(me) 這對宇宙胚種論（panspermia）的支持者來說無疑是個(ge) 福音。畢竟，這種猜想生命可以隨著流星、彗星及太空塵埃在不同星體(ti) 間移動的假說一直飽受爭(zheng) 議。

幸運的是，真的有微生物存活下來了。“蒲公英”計劃的研究團隊在國際期刊《微生物前沿》（Frontiers in Microbiology）上發表論文，詳細解釋了多種異常球菌屬（Deinococcus）的細菌是如何在惡劣的太空環境中頑強存活整整3年的。這類細菌以其抵抗高強度紫外線來防止基因損傷(shang) 的非凡能力而著稱，而這也使它與(yu) 水熊蟲一樣被稱為(wei) “極端微生物”。然而，研究人員還不清楚異常球菌具體(ti) 是怎麽(me) 做到的。

“異常球菌可以通過幾種不同的機製在嚴(yan) 峻的環境下存活下來，”“蒲公英”計劃領銜科學家、日本東(dong) 京藥科大學教授山岸明彥（Akihiko Yamagishi）介紹，“我們(men) 檢測了不同機製，發現與(yu) 其他機製相比，這種細菌的 DNA 修複係統對在太空環境中生存至關(guan) 重要。”

作為(wei) “蒲公英”實驗的一部分，山岸和他的同事在空間站外部的實驗艙內(nei) 將3種不同的已脫水的異常球菌菌落暴露在太空的真空環境中。當研究人員在菌落返回地球後再次將其水化，發現菌落最外層的菌已經被高強度紫外輻射殺死了。然而，死菌層對內(nei) 層細菌的DNA起到了保護作用，使它們(men) 能存活下來。當然，無論菌落有多厚，隨著在太空中暴露時間的推移，完好無損者的細菌基因數仍在逐漸下降。不過，研究團隊的結果顯示，隻有0.5毫米深的一小塊菌落最多可以在太空中存活8年。

負責將細菌暴露在外太空的日本宇航員Yugi （圖片來源：論文）

地球生命，來自星際旅行？

這樣的結果對宇宙胚種論（panspermia）的支持者來說是個(ge) 好消息。這一假說於(yu) 上世紀七十年代被提出，認為(wei) 生命來自銀河係外，依靠附著在太空隕石上的微生物在星際間傳(chuan) 播。這個(ge) 假說與(yu) 生命起源的主流觀點背道而馳。然而，宇宙胚種論最早的支持者之一、數學家 Chandra Wickramasinghe 卻認為(wei) ，這一假說可以解釋多個(ge) 地球生命起源的棘手問題。

典型的主流觀點認為(wei) ，地球上的生命是由非生命物質經過長期演化而來的。著名的“原始湯”實驗就是支持這一觀點的有力證據。科學家們(men) 推測，最初的生命在原始火山岩周圍的熱泉口誕生。熱泉口處的有機分子在有利的反應條件下形成更複雜的分子，最終這些分子相互結合形成類似細菌的單細胞生物。單細胞生物進化為(wei) 更複雜的多細胞生物，進而逐漸演化成現在多樣的物種。然而，地球生命的進化往往是間斷性的。在漫長的物種穩定期之間，物種進化史上曾出現兩(liang) 次短暫的物種大爆發。40 億(yi) 年前細菌誕生後，它們(men) 主宰了地球20億(yi) 年。之後，更加複雜的單細胞真核生物成為(wei) 主要物種，這種情況又持續了10億(yi) 年，直到更複雜更高級的物種相繼出現。

想要解釋這種漫長的進化“平台期”很有挑戰性。一種解釋認為(wei) 這些時期是被物種大滅絕事件打斷的，而物種大滅絕則為(wei) 物種分化創造了條件。宇宙胚種論的支持者則認為(wei) ，地球獨特的進化史可以用早期生命來自外星微生物這個(ge) 理論來很好地解釋。

胚種論中的lithopanspermia理論認為(wei) ，小行星和隕石在撞擊地球時可能攜帶了一些原始生物，或者可以改變這顆行星上的生命進化軌跡的基因材料。單個(ge) 到達的小行星攜帶細菌的量或許不足以改變整個(ge) 行星的進化史。但是如果這類富含生物材料的隕石普遍存在於(yu) 銀河係內(nei) 的這片空間，那麽(me) 地球40億(yi) 年前經曆的大碰撞應該很有可能改變了地球的生命進化軌跡。雖然這是個(ge) 大膽的假設，但確實存在支持它的證據。哈佛大學物理學家Avi Loeb指出，“數據計算表明，當深藏於(yu) 岩石中免於(yu) 太空的強輻射時，細菌可以存活上百萬(wan) 年。”

我們(men) 可能來自火星？

（圖片來源：Pixabay）

有趣的是，數據模擬顯示生命或許還有別的進化軌跡。如果幾十億(yi) 年前地球被小行星劇烈撞擊時已經有生物在繁衍生息了，那麽(me) 一些地球上的微生物或許會(hui) 被隕石猛烈的衝(chong) 擊力撞出地表，最終伴隨隕石或小行星來到太陽係的其他行星上。這聽起來或許有些不切實際。但既然研究人員曾在地球上發現過來自火星的岩石，Loeb認為(wei) 我們(men) 有理由期待某天可以在火星上找到來自地球的古老岩石。

因此，我們(men) 有可能都是火星人。同樣地，假如NASA可以在火星上發現生命，那麽(me) 根據宇宙胚種論，那裏的生命也有可能源於(yu) 地球。而推斷生命的起源地將是在這之後的一個(ge) 巨大挑戰。不過，還是有一些判斷依據可以參考。比如，地球上所有 DNA 雙螺旋都朝一個(ge) 方向扭轉。所以，如果火星生命DNA螺旋方向與(yu) 地球相反，那麽(me) 可以確定這個(ge) 生命獨立誕生於(yu) 火星，而非地球。

行星保護

即使你不買(mai) 宇宙胚種論的賬，Loeb表示“蒲公英”團隊的研究成果仍對行星保護有重大意義(yi) 。為(wei) 了確保太空飛船在飛往火星的途中不攜帶任何來自地球的生物，包括NASA在內(nei) 的很多航天機構遇到了不少麻煩。為(wei) 了搜索微弱的外星生命信號，他們(men) 不想幹擾原始的搜索環境。但是現在山岸和他在日本的團隊已經揭示，某些細菌可以在沒有外界保護的情況下存活足夠長的時間來進行星際旅行。

“為(wei) 了消除生物物質，我們(men) 在為(wei) 探索火星的任務做準備時，所有毫米級肉眼可見的雜物都會(hui) 從(cong) 表麵移除，”Loeb強調，“這些研究結果提醒我們(men) 在發射航天器去其他行星搜索外星生命前，給飛船消毒殺菌有多麽(me) 重要。”

2018年，山岸和他的同事利用飛機和氣象氣球在地球開展了一係列高海拔試驗。在大氣層上方，高達1萬(wan) 3千米的地方，他們(men) 發現了異常球菌的蹤跡。雖然這個(ge) 高度已經遠遠超過了民航客機的飛行海拔，但這並不意味著這些頑強的微生物已經從(cong) 地球飄到了外太空。因為(wei) 微生物菌落在風中漂浮的速度還不足以讓它們(men) 逃離地球重力的牽引。不過Loeb在他今年發表的一篇論文中曾提到，就像打水漂時石頭在水麵跳躍會(hui) 沾上少許水一樣，高速飛行的小行星和彗星在掃過地球大氣層時，很可能會(hui) 帶上大氣層中的微生物並把它們(men) 帶到星際空間中。

雖然宇宙胚種論依然飽受爭(zheng) 議，並未被科學界廣泛接受。但是，類似“蒲公英”計劃中的實驗在不斷挑戰著人們(men) 對於(yu) 生命起源的認知，質疑著科學家關(guan) 於(yu) 生命形成必要條件的假設。

作者：Daniel Oberhaus

翻譯：王千玥

編輯：魏瀟

引進來源：Wired

引進鏈接：https://www.wired.com/story/a-ball-of-bacteria-survived-for-3-years-in-space/


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