它是地球最耐辐射生物，或成火星移民“先锋”

去火星吗?荒漠苔藓——齿肋赤藓或有望到达。它们堪称荒漠中“打不死的小强”,能够忍受对大多数生命形式都致命的恶劣条件。

众所周知,齿肋赤藓具有极强的耐旱能力,在长期干燥条件下可以干而不死,且重新获得水分后“秒速复苏”。

现在,中国科学院院士、中国科学院植物研究所研究员匡廷云与中国科学院新疆生态与地理研究所研究员张元明、张道远等合作发现,齿肋赤藓还可以在零下196°C的低温、高水平的伽马辐射和包含这三种压力因素的模拟火星环境中生存。事先脱水似乎是它们的诀窍。相关研究近日以封面论文形式发表于《创新》期刊。

“我们的研究表明,荒漠齿肋赤藓的环境恢复能力优于一些具有高耐应力的微生物和缓步类。它们是移居地外环境的有希望的候选先驱植物,有望为在地球以外建立生物可持续的人类栖息奠定基础。”匡廷云说。

此前,科学家已经研究测试了一些微生物、藻类、地衣和植物孢子承受外太空或火星极端环境的能力,但这是第一次测试植物。

荒漠齿肋赤藓是一种常见的苔藓物种,在全球分布广泛。它们能生长在极端的沙漠环境中,包括西藏、南极洲和环极地地区,是生物土壤结皮的一部分——沙漠重要的地表覆被类型。考虑到这种苔藓在极端环境条件下的生存能力,研究人员决定在实验室里测试它的生存极限。

为了测试荒漠齿肋赤藓的耐寒性,研究人员将其在零下80°C中保存3年和5年,在零下196°C保存15天和30天。在所有情况下,植物在解冻后都恢复了,尽管它们的恢复速度比脱水但未冷冻的对照标本要慢,不过在冷冻前未脱水的恢复速度比干燥后冷冻的慢。

这种苔藓还能在伽马射线照射下存活,而这种辐射会杀死大多数植物,500Gy的剂量甚至似乎能促进荒漠齿肋赤藓的生长。相比之下,当暴露在50Gy左右时,人类会出现严重的抽搐和死亡。“我们的研究结果表明,荒漠齿肋赤藓是已知的最耐辐射的生物之一。”张元明说。

研究人员利用中国科学院行星大气模拟设施测试了这种苔藓忍受类似火星环境的能力。模拟条件包括95%的二氧化碳组成的空气,温度在零下60°C到20°C之间波动,高水平的紫外线辐射和低大气压。在模拟条件下放置1、2、3和7天后,事前脱水的荒漠齿肋赤藓在30天内达到了100%的恢复率。只在模拟器中放置一天的含水苔藓也存活了下来,尽管它们的再生速度比干燥的植物慢。

“尽管在其他星球上创造自给自足的栖息环境还有很长的路要走,但我们证明了荒漠齿肋赤藓作为火星上生长的先驱植物的巨大潜力。”张道远说,“展望未来,我们希望这种苔藓可以被带到火星或月球,以进一步测试植物在外太空定居和生长的可能性。”

齿肋赤藓。图片来自:中国科学院新疆生态与地理研究所

齿肋赤藓的全球分布状态。图片来自:中国科学院新疆生态与地理研究所

齿肋赤藓或是火星移民先锋植物。图片来自:中国科学院新疆生态与地理研究所

齿肋赤藓登上创新期刊封面。图片来自:细胞出版社

相关论文信息:

http://doi.org/10.1016/j.xinn.2024.100657