生命能在火星上生存嗎？酵母給出了一個令人驚訝的答案

一項(xiàng)結(jié)合生物學(xué)與行星科學(xué)的最新研究顯示，普通酵母在模擬火星的強(qiáng)烈沖擊和化學(xué)極端條件下，展現(xiàn)出出人意料的生存能力，為火星乃至其他行星上生命潛在存在方式提供了全新線索。 研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞中的“核糖核蛋白凝聚體”（ribonucleoprotein condensates）在保護(hù)遺傳物質(zhì)、幫助細(xì)胞度過極端壓力方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

火星表面環(huán)境遠(yuǎn)較地球惡劣：稀薄大氣幾乎無法提供屏蔽，溫度劇烈波動，輻射強(qiáng)烈，過去還頻繁遭受隕石撞擊產(chǎn)生的強(qiáng)大沖擊波。 無論是設(shè)想火星遠(yuǎn)古是否存在生命，還是人類未來在火星建立長期基地，一個核心問題都是——細(xì)胞能否在這種極端環(huán)境中保持完整與功能。

為此，科研人員選用實(shí)驗(yàn)室經(jīng)典模式生物——釀酒酵母，作為“類火星極端環(huán)境生存測試”的代表對象。 酵母既與人類細(xì)胞共享大量基本生物學(xué)機(jī)制，又便于在不同條件下進(jìn)行高通量實(shí)驗(yàn)，因而成為探索“極端生存策略”的理想樣本。 研究團(tuán)隊(duì)通過精心設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，將酵母細(xì)胞暴露于模擬隕石撞擊產(chǎn)生的機(jī)械沖擊、劇烈壓力變化，以及強(qiáng)烈化學(xué)應(yīng)激環(huán)境之下。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，部分酵母細(xì)胞在看似“致命”的沖擊后仍能存活，并在恢復(fù)到較溫和環(huán)境后重新恢復(fù)生長和分裂。 深入分析表明，在極端壓力出現(xiàn)時，細(xì)胞內(nèi)原本分散的核糖核蛋白組分迅速聚集成凝聚體，在空間上重新組織關(guān)鍵分子，從而在短時間內(nèi)改變細(xì)胞狀態(tài)，提升存活概率。 這些凝聚體類似“應(yīng)急避難所”，能夠暫時隔離、保護(hù)部分RNA和蛋白質(zhì)，避免它們在沖擊或化學(xué)損傷中被破壞。

研究人員指出，這類核糖核蛋白凝聚體過去多被視為細(xì)胞內(nèi)的一種“弱結(jié)構(gòu)化區(qū)域”或“液-液相分離”現(xiàn)象，如今則被證明在應(yīng)對極端環(huán)境中具有核心功能。 在火星或遭受撞擊的其他行星表層，任何潛在微生物若具備類似的分子機(jī)制，理論上都可以在沖擊后保持一定比例的生存，維持生命延續(xù)的可能性。

該研究還提示，行星撞擊并不必然意味著對原始生命的“絕對清除”，相反，部分具備特定應(yīng)激機(jī)制的微生物，可能在撞擊中被拋射、轉(zhuǎn)移乃至跨星球傳播。 這與“胚種論”（生命或生物材料可在行星之間遷移）的部分設(shè)想形成有趣呼應(yīng)，為討論生命在太陽系內(nèi)遷徙的可能性提供了分子層面的支持。

對于人類未來的星際探索與火星定居計(jì)劃，這一發(fā)現(xiàn)也具有現(xiàn)實(shí)意義。 一方面，它幫助科學(xué)家更好評估可能存在的火星本土微生物在工程活動、鉆探或著陸沖擊下的生存能力，從而為行星保護(hù)政策提供參考。 另一方面，了解并利用類似核糖核蛋白凝聚體的壓力應(yīng)答機(jī)制，或?qū)樵O(shè)計(jì)更耐輻射、更抗沖擊的工程微生物和生物材料奠定基礎(chǔ)。

科學(xué)家強(qiáng)調(diào)，目前實(shí)驗(yàn)仍處于早期階段，使用的是地球酵母這一“代理模型”，火星上是否真的存在生命、其結(jié)構(gòu)是否類似，仍完全未知。 然而，這項(xiàng)工作證明了一個重要概念：即使在類似火星的極端壓力和化學(xué)環(huán)境中，細(xì)胞層面的生存策略在理論上是可行的。 未來，團(tuán)隊(duì)計(jì)劃在更接近火星真實(shí)條件的環(huán)境艙中繼續(xù)擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)，包括引入低溫、輻射和火星大氣成分等多重變量的聯(lián)合應(yīng)激測試。

研究人員表示，隨著更多“極端生物學(xué)”與行星科學(xué)交叉研究的推進(jìn)，人類對“生命何為”“生命能在何處存在”的理解將不斷被拓展。 酵母在實(shí)驗(yàn)中的“頑強(qiáng)一跳”，雖然只是實(shí)驗(yàn)室中的微觀一幕，卻可能在哲學(xué)與宇宙觀層面，悄然改變?nèi)祟惪创鹦桥c外星生命潛力的方式。

編譯自/ScitechDaily