吃金属的细菌可能会在火星上留下“指纹”，证明它曾经承载过生命

【博科园-科学科普】今天有许多证据表明，在诺亚纪时期(约4.1到37亿年前)，微生物可能存在于火星表面。这些证据包括过去的水流、河流和湖床，以及表明火星曾经有密集大气的大气模型。所有这些加起来，火星曾经是一个比今天更温暖和潮湿的地方。

未来的任务可以通过寻找极端金属代谢细菌的迹象来确定火星上过去生命的存在。图片：NASA

然而到目前为止，还没有发现火星上存在生命的证据。因此科学家们一直在试图确定他们应该如何以及在哪里寻找过去生活的迹象。根据欧洲研究小组的一项最新研究，在过去的火星上，能够代谢金属的极端生命形式可能已经存在。它们存在的“指纹”可以通过观察火星红沙的样本来找到。

研究小组最近在《微生物学前沿》杂志上发表了一篇文章，创建了一个“火星农场”，以了解在一个古老的火星环境中，一种极端细菌是如何形成的。这种环境的特点是大气中主要由二氧化碳构成的稀薄大气，以及模拟的火星风化层。

成矿在人造火星上生长的sedula，这些微生物是被荧光素混合杂交(鱼)染色的。图片：Tetyana Milojevic

然后引入了一种名为“金叶虫”的细菌菌株，在炎热、酸性的环境中生长旺盛。事实上细菌的最佳条件是那些温度达到347.1 K(74°C;165°F)和pH值2.0(柠檬汁和醋之间)。这种细菌被归类为化学物质，这意味着它们能够代谢肌层金属，如铁、硫、甚至铀。

这些细菌的痕迹被添加到regolith的样本中，这些样本被设计成模拟火星上不同地点和历史时期的条件。首先有样本mrs07 / 22，它由一种富含硅酸盐和铁化合物的多孔岩石组成。这个样本模拟了在火星表面发现的沉积物种类。

然后是p - mrs，一个富含水合矿物质的样品，以及富含硫化物的s - mrs样品，模拟了在酸性条件下产生的火星风化层。最后还有JSC 1A的样本，它主要由称为palagonite的火山岩组成。通过这些样本，研究小组能够准确地了解到极端细菌的存在将会留下生物特征。

正如Tetyana Milojevic 维也纳大学的极端微生物组的Elise Richter和论文的合著者——在维也纳大学的新闻发布会上解释说：我们能够表明由于其金属氧化代谢活动，当给定一个访问这些火星地表模拟的m . sedula积极开拓“殖民地”，释放可溶性金属离子进入渗滤液的解决方案,改变矿物表面留下具体的生命特征“指纹”。

含铝和氯的微球过多地覆盖了人造火星风化层的矿物表面。这些微球只能在成矿作用后才能观察到。图片：Tetyana Milojevic

然后研究小组检查了regolith的样本，看看他们是否经历了任何生物处理，这是有可能的，这多亏了维也纳大学生理化学学系的化学家Veronika Somoza的协助，以及该研究的合著者。利用电子显微镜，结合分析光谱技术，研究小组试图确定是否已经消耗了样品中的金属。

最后所获得的微生物和矿物学数据的集合显示出了自由可溶性金属的迹象，表明细菌有效地对风化层样品进行了“殖民化”，并对其中一些金属矿物进行了代谢。

Milojevic表示：获得的结果扩大了我们对地球以外可能生命的生物地球化学过程的认识，并提供了在外星物质上发现生物特征的具体迹象——这进一步证明了潜在的外星生命。

实际上这意味着在数十亿年前，极端细菌可能已经存在于火星上了。多亏了今天的火星——稀薄的大气和缺乏降水——它们留下的生物特征(即自由可溶性金属的痕迹)可以在火星的风化层中被保存下来。因此这些生物特征可以通过即将到来的采样返回任务来检测，比如2020年的火星探测器。

成矿作用后的人工合成的人工合成的火星风化层。图片：Tetyana Milojevic

除了指出火星上过去生命的可能迹象外，这项研究在寻找其他行星和星系的生命方面也有重要意义。在未来当我们能够直接研究太阳系外行星时，科学家们很可能正在寻找生物材料的迹象。除此之外这些“指纹”将有力地说明外星生命的存在(过去或现在)。

对极端生命形式的研究以及它们在火星和其他行星的地质历史中所扮演的角色，也有助于我们理解早期太阳系的生命是如何形成的。在地球上，极端细菌在将原始地球变成可居住环境方面发挥了重要作用，并在今天的地质过程中发挥了重要作用。

最后但并非最不重要的是，对这种性质的研究也可以为生物标记技术铺平道路，这是一种从矿石中提取金属的细菌的技术。这样的过程可以用于太空探索和资源开发，在那里，细菌的菌落被发送到我的小行星、流星和其他天体上。

知识：科学无国界，博科园-科学科普

参考：University of Vienna，Frontiers in Microbiology