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生命极限在哪里

黑洞照片风靡全球的时刻,对宇宙生命的探寻和认知又重新激发了很多人的兴趣。


星河璀璨,总让人浮想联翩,夜空静谧,常令让人无限遐想。火星,在西方称为战神玛尔斯星,中国则称为“荧惑”,是人们推测最可能有生命存在的地外行星之一。

火星成像图(图片来源网络)
 

勇气号火星车(图片来源网络)   


火星上真的有生命吗?生命形式又是什么样的呢?

火星环境是高辐射、低温(地表约14℃),水应该含无机盐(高盐环境)较丰富、低氧或无氧等极端环境。在这种极端环境下,人类是不可能生存的,那么,什么样的生命形式才能存在呢?

让我们首先通过了解地球上在上述极端环境中的生命形式,从而初步揭开地外生命的神秘面纱。


极端环境和极端微生物

极端环境是指普通生命形式不能生存的环境,如高温、低温、高盐、高碱、高酸、高压、高辐射等环境,而在这种恶劣贫瘠的环境中还能够很好的生活的微生物称为极端微生物,这些极端微生物正代表着生命活动的极限。


类火星环境下地球上的生命
高辐射环境下的地球生命


通常所说的辐射是指包括高能粒子流等在内的电离辐射以及非电离辐射中能量较高的UV辐射。辐射的危害在于损伤DNA双链和蛋白质等大分子结构,而这种损伤可以遗传给后代,比如常见的畸形胎儿等。一般来说,人类在5戈瑞(辐射强度的计量单位)的辐射下只能存活1个小时,广岛和长崎原子弹爆炸的辐射当量在10戈瑞,而我国科学家在新疆发现了一株能够耐辐射的真菌,能在10000戈瑞-30000戈瑞的高强度辐射下存活,这种发现对于航空领域来说无疑也是提供了重大的理论研究价值。

我国科学家发现的耐辐射真菌电子显微镜图(图片来源于文献)

低温高温环境下的地球生命

嗜冷微生物适应在0℃或更低温度下能生长,其最适生长温度低于15℃,最高生长温度小于20℃。它们主要分布在地球的南北极地区、冰窖、终年积雪的高山、深海和冻土地区,异养产气泡的细菌只在冰海和靠近冰海的环境存在。而另外一种菌Polaromonas Vacuola ta最适生长温度为4℃,高于10℃则不能生长。

嗜热微生物是指最适生长温度高于45℃~ 50℃的微生物,最适生长温度在80℃以上。德国科学家在海底火山喷发口发现一种古菌,能生活在110℃以上高温中,最适温度为98℃,降至84℃即停止生长。最为人们熟知的热环境是美国黄石国家公园,在该公园接近沸点或者酸度极强的泉水中仍有微生物的存在,它们产生的色素使得泉水呈现出了不同的色彩,形成了独特的一道靓丽风景线。

来源:中国科学院微生物研究所

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