《天体生物与空间科学研究》近日发表了一篇论文：《火星生命：鹰坑里的“蘑菇”在进行光合作用》，公布了美国“机遇号”火星探测器在火星“鹰坑”地区执行任务时拍摄的一组照片。
照片显示，一片岩层处长着数千个蘑菇状物体，它们不但会随着时间的推移明显长大，还有集体趋光性。排除特殊地质构造的可能性，文章认为，这一“生物”很可能是一种石生地衣——羊角淡盘衣。如果这一发现被证实，将为火星生命的存在提供有力证据。岩石表面地衣多样性景观。2019年7月16日摄于青藏高原，海拔3700米 王立松/摄地衣，是真菌与藻类之间互惠共生的特殊低等生物，由真菌和藻细胞构成。藻细胞通过光合作用为真菌提供养分，而菌丝又为藻细胞提供水分、无机盐及保护措施，这样“互惠共生”的特性，使得地衣不需要从基物获取营养，就能够在裸露的岩石表面自由生长。地衣的出现，仅晚于最早出现在海洋里的藻类。地衣在6亿年前最早登上陆地，并对陆生环境进行了一次彻头彻尾的改造，之后陆地上才出现了苔藓、蕨类、孢子植物等。因此，地衣又被称为“先锋生物”和地球陆地“拓荒者”。欧洲航天局曾多次将不同品种的地衣带上太空，发现它们能在外太空环境下存活一定时间。如果未来想将火星改造成适宜人类居住的星球，地衣可能是最理想的拓荒者。
从两极到赤道，从高山到沙漠中心，地球陆地上的每一个角落几乎都有地衣的身影，它们可以在岩石、土壤、树皮甚至玻璃等人造基质上生长。比起常见的真菌和植物，大多数地衣很小，通常不高于1厘米。不过，地衣的寿命很长，通常能存活百年、千年，甚至万年。大部分地衣生活在人迹罕至的地方，如热带雨林的林冠层和南北极的岩石表面，这意味着地衣对陆地环境有着强大的适应能力。事实上，地衣通体都是对抗恶劣环境的“武装”。地衣的上皮层往往含有蒽醌类和地衣酸类化合物，可以抵抗高辐射。地衣的下皮层可分泌地衣酸类的化合物，对岩石等基物进行风化，创造适合自己生活的“土壤”。此外，地衣还能产生大量的抗冻蛋白来抵御低温和寒冷。由于地衣的皮层是由排列紧密或疏松的菌丝形成的，不像种子植物那样具有表皮和角质层，所以即使是在干旱的荒漠，地衣也能像海绵一样迅速吸收空气中的水分。总之，地衣具有耐寒、耐旱、耐辐射、耐贫瘠的特性，可以在最恶劣的环境中生存。尽管少为人知，但地衣已经在地球上生活了很长时间。2005年，中国古生物学家和美国古植物学家，在分布于贵州省瓮安地区的瓮安生物群发现了一块6亿年前的地衣化石，这说明至少在6亿年前，真菌和藻类就形成了共生关系，并从海洋登上了陆地，对地表岩石圈进行改造。这比苔藓、蕨类、种子植物等维管植物早了整整两亿年。目前，全球约有2万种地衣，其中中国分布有约3000种。然而，科学家估计，中国至少有92%的地衣物种还没有被发现。考虑到中国的地衣研究起步较晚，加上中国复杂多样的生态环境和极其丰富的生物多样性，可以想见，还有数量庞大的地衣物种有待发现。红脐鳞。2007年8月15日摄于滇西北，海拔4280米 王立松/摄
在电影《少林足球》中，周星驰有一句经典台词：“地球太危险了，你还是回火星去吧。”这在当年听来，只是无厘头的笑话。但随着对火星了解越来越多，人们开始思考移居火星的可能性。尽管科学家已经确定了火星上有液态水存在，但火星的环境对于人类来说还是十分恶劣的。火星的昼夜温差极大，氧气稀薄，辐射环境恶劣，人类要实现火星移民，还有很长的路要走。地衣或许比人类更能适应火星的环境。2005年，欧洲航天局联合俄罗斯航天局，将两种来自南极的地衣——地图衣和丽石黄衣送上太空，把它们完全暴露在开放的宇宙空间中，半个月后由卫星送返地球。这两种地衣在适宜的环境中待了24小时，就重新恢复了代谢活性。2007年，科学家又进行了类似的实验，将三种地衣和蓝藻、细菌一同送上太空，暴露在宇宙空间中。10天后返回，仅有地衣存活，它们的子囊孢子还能像种子一样正常萌发。有人不禁设想，如果将地球上的地衣移植到火星，或许能帮助我们改造火星的环境，制造一个适宜人类生存的新的“蓝色星球”。比起植物和其他微生物，将地衣作为移植火星的生物材料确实有许多优势。首先，与维管植物相比，地衣主要由真菌和藻类构成，没有根茎叶的分化，可以在岩石等多种无机的基物上生长。而且，地衣的寿命比绝大多数植物都长，在适宜环境中可存活上万年。其次，与细菌、放线菌等微生物相比，地衣肉眼可见，便于运输和观察。最后，一系列实验表明，地衣是地球上最顽强的生物，它不仅能在宇宙环境中存活，还能承受-60℃~70℃的极端温度。还有实验表明，在干燥条件下，地衣可以承受-196℃~100℃的液氮，耐受范围已经超出了火星表面的温度范围（-80℃~30℃）。尽管存在生长缓慢、无法人工培养、对空气污染和重金属较敏感等弱点，但地衣仍然是比较理想的火星“拓荒者”。说不定，在火星特殊的环境条件下，地衣还会呈现出与地球上不同的生长状态。地图衣。2019年9月18日摄于瑞士阿尔卑斯山，海拔2500米 王立松/摄
“机遇号”探测到的“疑似”羊角淡盘衣，隶属地衣中的霜降衣科，淡盘衣属，主要分布在中国喜马拉雅山脉一带，是青藏高原的一个常见物种，在欧洲亦有广泛分布。不过，青藏高原的地衣，却因其独特的“高冷”气质，令人望而却步。青藏高原很“高”，作为世界“第三极”，青藏高原中国境内部分平均海拔为4385.51米，4000米以上的高海拔地区占青藏高原面积的73.11%，包括世界最高峰珠穆朗玛峰。由于海拔高，青藏高原的空气稀薄、干结，太阳辐射很强，比同纬度低海拔地区高50%~100%。青藏高原很“冷”，位于高原西北部的羌塘高原为极寒区，平均气温-20℃~-15℃，部分地区低于-25℃。另外，青藏高原降水不均，有的地方降水丰沛，有的地方非常干旱，其中阿里地区降水量最少，年降水量低于50毫米。青藏高原特殊的地理环境，对于生物定居和科考工作都是严峻的考验。尽管条件如此恶劣，地衣学家还是决定“盘它”。地衣学家用了近40年，在青藏高原采集了多达7万份地衣标本。初步研究发现，青藏高原是中国地衣资源的重要储存基地。无论是横断山脉的原始森林、珠穆朗玛峰的峭壁悬崖，还是高原北部的广袤荒漠，都存在着多样而独特的地衣物种。地衣学家还筛选出一些可能适于移植火星的地衣物种。比如分布于海拔4000~4500米的卵石衣，可以抵御辐射和低温的伤害；又如中国的特有种包氏微孢衣，分布于海拔2500~3200米的高山和干旱荒漠，具有耐干旱的特性；还有一种美丽的大型石生地衣红脐鳞，在青藏高原海拔3500~5000米处广泛分布，对高海拔生物环境有着很强的适应能力。要想把这些地衣带到火星，首先需要进行生理生态学方面的研究，而目前这方面的研究几乎还是空白。但我们相信，通过一代代人的努力，一定会看到像电影《火星救援》中描绘的那样，在人类建造的火星基地上，“火星拓荒者”地衣恣意生长，注视着浩瀚星空中另一个遥远而祥和的蓝色星球。（作者系中科院昆明植物研究所研究人员；艾敏、王禄汀对本文亦有贡献）来源：2020年9月30日出版的《环球》杂志 第20期
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