近期，中國科學院新疆生態與地理研究所科研團隊在【創新】（The Innovation）期刊上發表了一項振奮人心的研究成果，揭示了沙漠植物「齒肋赤蘚」（Syntrichia caninervis）令人驚嘆的生存能力。這種看似不起眼的小生命，竟可能成為人類拓殖火星的「得力助手」！
這項突破性研究不僅重新整理了我們對生命極限的認知，更為人類未來的星際移民計劃帶來了希望。讓我們跟隨中國科學家的腳步，一起認識這位來自地球最幹旱角落的「綠色精靈」。
該項研究榮登當期雜誌封面。圖片來源：參考文獻[2]
齒肋赤蘚的奇妙世界
在地球的極端環境，生命在頑強地生長。貧瘠的沙漠，幹燥高溫，卻奇跡般的孕育出了一種極端環境植物——齒肋赤蘚。
齒肋赤蘚的分布。圖片來源：參考文獻[2]
看似了無生機的荒漠沙海中，如果突然出現了一片綠意盎然的「地毯」，那它們很可能就是生物土壤結皮（BSC），而齒肋赤蘚就是其中的主角之一，與其他微生物組成了一個微型生態系，形成了沙漠中的「綠洲」。
齒肋赤蘚不僅能在沙漠中維持自身生存，還在默默改變著周圍環境。它們就像天然「海綿」一般，能夠吸收和儲存稀少的水分。同時，它們還是沙漠中的「建築師」，透過分泌物將松散的沙粒黏合在一起，以此增加土壤的穩定性。更神奇的是，這些小小的植物還是沙漠中的「氮肥廠」，能夠固定大氣中的「氮」，為貧瘠的沙漠土壤註入養分。
古爾班通古特沙漠中的齒肋赤蘚群落。圖片來源：參考文獻[2]
生存「藝術家」：齒肋赤蘚的極限適應力
如果把生命過程比喻成一場藝術表演，那麽齒肋赤蘚堪稱這場表演中的「雜技大師」，展示著一系列「驚心動魄」的生存技巧。讓我們來看看這位「生存藝術家」的幾項絕活：
脫水魔術
人類身體如果失去98%的水分，後果無法想象。但齒肋赤蘚卻能夠耐受自身98%以上的細胞脫水，這時，細胞會迅速合成特殊的醣類和蛋白質，形成一層保護膜，將細胞核等重要結構包裹起來，如同給細胞穿上了一件「防脫水外套」。更令人稱奇的是，它只需要一滴水，就能在幾秒鐘內「復活」，恢復光合作用和其他生理活動。
齒肋赤蘚脫水後迅速恢復。圖片來源：參考文獻[2]
冰凍時光膠囊
你能想象-80℃冰櫃裏的生命狀態，或者在-196℃的液氮中浸泡一個月的生存狀態嗎？對齒肋赤蘚來說，這都不是問題！它能在這種極端低溫環境下進入「冬眠」，等到條件適宜時再次蘇醒。在一般惡劣環境下，齒肋赤蘚能迅速調整自身代謝狀態；在不利環境條件下，它可以關閉大部份代謝活動，將能量集中於維持基本生存上。
輻射防護衣
在我們的世界裏，5000Gy的Gamma輻射足以讓大多數生物無法存活，但齒肋赤蘚卻能耐受5000Gy以上Gamma輻照。面對強輻射，齒肋赤蘚會產生大量抗氧化物質，如類胡蘿蔔素和黃酮類化合物，這些物質形成了一個強大的抗氧化防禦網，就像給植物細胞裝上了一層「防護罩」，保證其在核輻射風暴中「屹立不倒」。此外，齒肋赤蘚還擁有一套高效的DNA修復系統，能快速辨識並修復受損DNA，就像一支24小時待命的「DNA急救隊」。
火星生存秀
如果把齒肋赤蘚放在火星模擬環境中會怎樣？在面對缺氧、極度幹燥、低溫和強紫外線輻射條件時，這個小小的生命體卻展現出了驚人的韌性。它不僅能存活，還能再生出新的植株，就像一個微型的「火星特種兵」，隨時準備在紅色星球「開疆拓土」。
此外，齒肋赤蘚的基因組也具有超強的可塑性，它能根據環境壓力快速啟用或抑制某些基因的表達，正是這種表達彈效能讓它更好地適應各種極端環境。
齒肋赤蘚的眾多驚人「本領」。圖片來源：參考文獻[2]
星際「拓荒者」：齒肋赤蘚的地外潛力
當我們把目光投向浩瀚宇宙，思考人類如何在其他星球上建立家園時，齒肋赤蘚可能會成為我們的「得力助手」，它在極端環境下的生存能力使其成為理想的「星際拓荒者」。
想象一下，在火星表面的生態艙裏，一片齒肋赤蘚正在默默生長，它們不僅能適應惡劣的生存環境，還能逐步改變周圍的土壤結構，為其他植物的生長創造條件，就像「綠色先鋒」一般，為人類的「移民大業」鋪平道路。
齒肋赤蘚可能會成為火星的微型「氧氣工廠」。這些小小的植物透過光合作用產生氧氣，為未來的火星基地提供寶貴的生命之源。同時，它們還能固定大氣中的二氧化碳，為火星的大氣改造貢獻力量。
齒肋赤蘚還可能成為火星的「生物指示劑」。科學家們透過觀察它們的生長情況，能更好了解火星的環境特征，為後續生命探索和環境改造提供重要參考。
用以模仿地外環境的實驗裝置。圖片來源：參考文獻[2]
齒肋赤蘚的研究意義
研究齒肋赤蘚不僅對地外探索有重要意義，還對我們認識地球生命起源與演化有深遠影響。它向我們展示了生命的韌性和適應力，讓我們對生物可能存在的極限有了新的認識。這項研究還為我們應對地球環境變化挑戰提供了靈感。例如，可以將齒肋赤蘚獨特的抗旱機制套用於沙漠化治理，其固定、改善土壤環境的能力為科學家培育抗旱作物提供了新思路。
脫水、吸水、凍結狀態下的齒肋赤蘚（從左至右）。圖片來源：參考文獻[2]
此外，研究齒肋赤蘚也為我們探索生命起源提供了新視角。它對環境的極限適應能力引發我們思考：早期的地球環境可能比我們想象的還要惡劣，可生命卻能在這樣的極端環境中頑強地萌芽、前進演化。微小如齒肋赤蘚，即使是最不起眼的生命，也可能蘊含著意想不到的潛能。珍愛地球生命，說不上哪一種生物在某一天會被發現，可能會成為推動人類未來發展的關鍵一環。
我們期待這位來自沙漠的「綠色精靈」，能在遙遠的外星綻放生命奇跡。
參考文獻
[1] Keith Cowing， The Extremotolerant Desert Moss Syntrichia caninervis Is A Promising Pioneer Plant For Colonizing Extraterrestrial Environments.
[2] Xiaoshuang Li et. al., The extremotolerant desert moss Syntrichia caninervis is a promising pioneer plant for colonizing extraterrestrial environments.
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出品丨科普中國
作者丨郭菲 煙台大學
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