細菌如何在太空中存活數年?形成厚厚的凝結塊

北京時間8月27日消息,據國外媒體報道,一項新研究表明,一種耐寒細菌能夠在嚴酷的太空環境中存活很長一段時間,但前提是它們必須形成一團厚厚的凝結物。這一發現可能會為胚種論(panspermia)提供支持。胚種論又稱泛種論,是一種假說,猜想宇宙中存在着各種形態的微生物,通過隕星、小行星與彗星散播,並可能在地球上孕育了生命。

細菌如何在太空中存活數年?形成厚厚的凝結塊

「希望號」實驗艙是國際空間站的一部分,這項為期3年的實驗就是在這里進行的

抗輻射奇異球菌(Deinococcus radiodurans)是一種嗜極微生物,能夠在低溫、電離輻射、紫外線和脫水條件下生存。一項新研究表明,這種細菌還能在太空的惡劣環境下生存。

在國際空間站外的一個面板上,研究人員取下了乾燥的抗輻射奇異球菌樣品,發現這些樣品在太空中放了3年之後,竟然又「復活」了。不過需要指出的是,這些倖存下來的細菌此前形成了一團厚厚的凝結物。

研究團隊發現,一些細菌在聚集成團時,便具備了在太空中長時間存活的條件。因此這支持了泛種論假說,即微生物生命可以在外星球上紮根。這項新研究也提到了一種可能涉及地球和火星的胚種論場景,即兩顆行星中任意一顆都有機會將生命散播到另一顆行星上(盡管公平地說,我們仍然不知道火星是否曾經適合生存)。

早在2008年,科學家就利用飛機和氣球探測並記錄了飄浮在高層大氣中的微生物。他們在在距離地表12千米的高空發現了抗輻射奇異球菌,這也是吉尼斯世界紀錄中最具抗輻射能力的微生物。在地球對流層上層確認了這種細菌後,山岸明彥自然而然地想要了解它們在嚴酷的太空環境中會如何生存。

細菌如何在太空中存活數年?形成厚厚的凝結塊

日本宇航員油井龜美也(Kimiya Yui)正在為細菌的太空暴露實驗做准備

在研究小組的實驗設計中,細菌樣品被放在國際空間站外的暴露實驗艙,在太空中暴露1、2、3年的時間。這樣的設計可以使研究人員繪制出一條生存曲線,並估計細菌在較長一段時間內的生存能力。該實驗於2015年至2018年在國際空間站上的日本實驗艙「希望號」(Kibo)上進行,研究人員將不同厚度的細菌凝結塊暴露在空間中。

實驗結果顯示,所有厚度超過0.5毫米的凝結塊在太空暴露3年後都存活了下來。研究人員指出,位於凝結塊外表面的細菌被殺死,但它們為下方脫水的細菌提供了一個保護性外殼。

在對所有3個樣品組的存活數據進行分析後,研究人員估計,直徑大於1毫米的細菌團或許能夠在外太空存活長達8年,而更厚的凝結塊在任何環境下都可能存活15到45年。

抗輻射奇異球菌是如何在如此惡劣的條件下生存的呢?這是因為「它們具有多個基因組副本,而且有很強的DNA損傷修復能力」。一旦補充水分,這些細菌就會修復受損的DNA並繼續生長。

盡管抗輻射奇異球菌是一種已知的嗜極微生物,但這項新發現還是為細菌在太空中的生存提供了很好的參考。該研究表明,在適當的保護下,某些細菌可以在外太空長期存活。這種保護可以是凝結物的形式,甚至可以埋藏在岩石之中。

這項新研究令人興奮,但還需要大量的工作,從理論上,微生物可以存活足夠長的時間來完成地球到火星的旅行。物體從火星到地球的平均時間大約是數千萬年,然而,在最短的軌道上只需要幾個月或幾年,盡管概率非常低。

因此,盡管微生物搭便車快速到達火星是可能的,但可能性很小。這些嗜極微生物或許能在太空中存活45年以上,但它們是否能存活數百萬年仍是一個懸而未決的問題。在星際傳播和向火星傳播的過程中,幾乎肯定需要如此漫長的時間。

如果考慮到其他因素,事情就變得更加復雜了,比如微生物如何在進入太空的劇烈過程(可能由小行星撞擊引起)中存活下來,或者如何挺過進入外星球大氣層時的高溫,以及與外星球表面的撞擊中如何倖存等。

泛種論是一個很有趣的理論,但要想讓它真正發揮作用還需要更多的研究。如果能證實這一假說,就將意味着生命在宇宙中要比我們想象的普遍得多。

來源:cnBeta