新華網 正文
有一種中國生物,最適宜到火星開拓“生命空間”
2020-07-03 07:53:40 來源: 新華每日電訊
關注新華網
微博
Qzone
評論
圖集

  疑似火星“生命”明顯增多且變大了。

  青藏高原的羊角淡盤衣生境圖。均由受訪者供圖

  “不吃、不喝、抗寒、抗熱、抗幹、抗輻射,還有什麼生物能比地衣更適合上太空?”

  目前,我國的登陸火星計劃已進入倒計時。地衣專家王立松希望,在未來,青藏高原的地衣能有機會到火星一遊,做人類“移民”的“急先鋒”,去開疆拓土

  “火星上發現有生命,是地-衣-!王老師,快來看……”王立松的碩士研究生故意把“地衣”這個詞做了拖音,大聲呼喚他。

  王立松從辦公室快步走向隔壁實驗室,學生的手指向了電腦。王立松睜大了眼睛,他萬萬沒想到,自己拒審的一篇論文,竟然真的在國際期刊上發表了,連標題都沒變——《火星生命:鷹坑裏的“蘑菇”在進行光合作用》。

  火星生命是地衣?

  地衣專家:不能下定論

  “火星上真有生命?是蘑菇還是地衣?怎麼發現的?為什麼您拒審了這篇可能引起轟動的論文?”我帶著一腦子問號去找王立松,只有他能解釋這一切。

  王立松是我國著名的地衣專家,中國科學院昆明植物研究所研究員。他研究地衣40年,親手採集的地衣標本有7萬多號,已分類鑒定的地衣超過千種。

  王立松的電腦旁放著三副“眼鏡”:老花鏡、防輻射鏡、放大鏡,分別對應著看印刷體、電腦屏幕和地衣。他戴上其中一副,在電腦上打開這篇論文,速覽了一遍,説:“沒錯,這就是當時這份期刊請我審的論文,沒做太大修改。”

  我們的話題,首先從論文最抓人眼球的“火星生命”説起。

  美國“機遇號”火星探測器在“鷹坑”地區執行任務時,竟然在一片岩層處拍到了數千個酷似蘑菇外形的照片。這些疑似“生命”不僅有細莖,還有球形帽,特別像人們熟知的蘑菇外形。這些“生命”聚集成群,附著在岩石的頂部和側面,並向外突出。

  “你看這段描寫,是不是很有趣,這也是學界相信火星有生命的佐證之一,”王立松盡量用通俗的語言,向我解讀著這篇艱深的學術論文。

  在岩層頂部的這些“生命”是集體定向的,帽子和莖向上傾斜,像衝著某個光源進行光合作用。此外,“機遇號”還拍到了在無風情況下,12個球形“生命”冒出土壤,另外11個“生命”在三天內明顯長大的照片。

  “至此,論文作者認為,這些‘生命’的生長及集體趨光性,均是行為生物學的跡象,並就此推斷:地衣、蘑菇、藻類、真菌等生物也許已‘定居’火星,並在火星上進行光合作用,可能正在釋放著氧氣!”

  突然,王立松蹦出了地衣領域一個專業學術詞匯——羊角淡盤衣。“不可思議的是,論文作者竟認為火星上這一疑似‘生命’,是地球上的物種‘羊角淡盤衣’!”

  羊角淡盤衣隸屬地衣中的霜降衣科,淡盤衣屬。主要分布在我國喜馬拉雅地區,是青藏高原的一個常見物種,在歐洲亦有廣泛分布。

  講到這,王立松停住了,他點開自己的地衣數據庫,找出了自己在青藏高原拍攝的羊角淡盤衣照片。對照著“機遇號”拍的圖片,我呆住了。“客觀來説,這些火星表面的疣狀凸起,從形狀、外觀確實與‘羊角淡盤衣’高度相似。”王立松有一説一。

  國際學術期刊多採用“同行評議”的方法評估論文的科學性。針對每篇來稿,期刊會盡可能把文章送到同行專家手中審閱。作為全球頂尖的地衣專家,這篇與地衣高度相關的論文自然送到了王立松手上。

  一般來説,論文的公開發表,證明業界已經認同文內觀點。刊發這篇論文的期刊名為《天體生物與空間科學研究》,影響因子是7,在業界算比較權威。該論文由美英等國科學家共同完成。

  “期刊主編當時邀請我做這篇論文的審稿人,但看完論文及這些照片後,我還是回信拒絕了。”王立松拒絕審稿自有他的道理:“火星上這些疑似生命雖然很像地衣,但‘像’不能證明就‘是’,我需要看到真實的火星材料才能做判斷,如果單看照片,就斷定火星上有生命,不靠譜。”

  王立松及其團隊的觀點很鮮明——火星上是否有生命,目前無法判斷,只有看到真實的火星實物材料,才能定論。

  地衣曾多次上太空完成“極限挑戰”

  “之所以敢大膽猜測這些火星生命是地衣,是有科學根據的。”看我一臉狐疑,中科院昆明植物研究所地衣學博士王欣宇主動給我講起了歷史:“歐洲航天局曾多次把地衣帶上太空,進行‘極限挑戰’!”

  地衣,是真菌與藻類之間互惠共生的特殊低等生物,由真菌和藻細胞構成。藻細胞通過光合作用為真菌提供養分,而菌絲又為藻細胞提供水分、無機鹽及保護措施,這樣“互惠共生”的特性,使得地衣不需要從基物獲取營養,就能夠在裸露的岩石表面自由生長。目前,全球已知地衣約2萬種,中國已知3041種。

  2005年,歐洲航天局選擇了兩種採自南極岩石表面的殼狀地衣,“地圖衣”和“麗石黃衣”帶上太空,並將其直接暴露在殺傷力極強的宇宙射線中,承受真空、失重、輻射、溫度劇烈變化等殘酷條件考驗。

  半個月後,科學家將這些在太空被“苦其心志、勞其筋骨、餓其體膚”的地衣回收,發現它們在24小時內竟重新恢復了代謝活性,全部存活!彼時,興奮的歐航局對外宣布——地衣可以在外太空環境下活15天!人類完全可以考慮將地衣作為登陸火星的材料!

  2007年,歐洲航天局又進行了類似實驗,這次,他們將地衣、石內生藍藻、細菌通過衛星送進太空,讓三種生物共同暴露在宇宙中。10天後,衛星返回地面,科學家發現,僅有地衣活了下來,並且它的子囊孢子還能萌發!

  2014年,歐洲航天局再次啟動地衣遨遊太空計劃,他們將採自南極的“麗石黃衣”和“黑瘤衣”送上了天,在國際空間站接受考驗。這回,他們要讓地衣的太空“旅行”延長到18個月。

  “地衣成為首個進行長期宇宙環境暴露實驗的真核生物!”王欣宇説。2015年,當這批地衣重返地球時,科學家發現,結果出現了兩個極端——“麗石黃衣”活了下來,並獲得了“地球上最頑強生命”的美名;而“黑瘤衣”卻是“氣若遊絲”,不僅DNA大部分已被破壞,身體還在快速降解,生命已奄奄一息。

  這次實驗,雖然測出了地衣在太空的極限生命狀態,但歐航局卻不甘心,認為一定是選擇的“黑瘤衣”出了問題,其他地衣在太空中應該能活得更久。

  “從歐航局這幾次實驗看,我們可得出推論:地衣在極端環境,如極寒、極高、缺氧、極幹、強輻射下是可以生存的。”王欣宇解釋道:首先,地衣是自然界中互惠共生的典范,共生藻進行光合作用,為自己和真菌提供生長必需的碳水化合物;而地衣型真菌則通過形成特定結構,將共生藻包裹在體內,並為其提供保護。其次,地衣的皮層還含有獨特的化合物,能吸收強烈的宇宙射線。因此,地衣能夠適應外太空苛刻的環境。

  參考地球生命史,地衣的出現,僅次于最早出現在海洋裏的藻類。地衣在6億年前最早登上陸地,並對陸生環境進行了一次徹頭徹尾的改造,之後陸地上才出現了苔蘚、蕨類、孢子植物等。

  “地衣為之後地球上的植物、動物繁衍,創造了一個最基本的條件,所以我們也稱它為元老級‘先鋒生物’。”王立松從不吝誇讚地衣的“江湖地位”。

  “沒有高大喬木那樣醒目,也沒奇花異草般鬥艷,但在荒地向森林演化的過程中,地衣卻是在嚴酷生境中‘打頭陣’那位。”王立松説,在海拔超過4500米的高山、退縮的冰川、幹旱的沙漠中心,及死去動物的骨骼上,都有肉眼可見的地衣。其分泌的地衣酸可將附著的岩石風化為灰塵和土壤,為其他植物生長提供條件,當土壤積累到足夠多時,就可以為高等植物扎根提供可能。

  強過“貝爺”無畏禁區

  地衣才是“生存強者”

  “你看過《荒野求生》吧?”王立松問我:“主持人貝爾置身各種絕境所激發出的求生本能,顯示了人類挑戰極限的生存能力,地衣可不亞于‘貝爺’。”

  王立松一直認為,地衣這一低等生物,擁有著人類遙不可及的“高等”生存智慧。極寒冷的南極大陸、高海拔強輻射的高原山地、幹熱到窒息的河谷荒漠……這些人類眼中的“生命禁區”,卻是“地衣天堂”。它能巧妙地從自然界獲取水分和陽光,並能依據水分和日照的多寡,決定是休眠,還是生長;是撐“遮陽傘”,還是涂“防曬霜”。

  ——南極裏的“千歲壽星”。

  南極大陸是世界上最寒冷的區域,年平均氣溫零下25℃,測到過的最低氣溫零下89.6℃。在這樣的低溫中,鋼鐵會變得像玻璃一般脆;如果把一杯水潑向空中,落下的是一片冰晶。

  在那裏,冰雪會反射大量太陽輻射,加之空氣稀薄、紫外線強,一般植物難以生存,而地衣卻不懼嚴寒,生機勃勃。

  “研究表明,地衣能從升華的冰雪中獲取水分,並且在凍結的狀態下進行光合作用,有學者曾測到過零下17℃時,地衣仍然具有活性數據。”王欣宇説:“地衣特別珍惜‘醒著’的時光,在沒有冰雪覆蓋的短時間內,它會爭分奪秒進行光合作用。而當完全被雪覆蓋後,它就會進入‘休眠’模式,體內自動代謝,産生抗凍蛋白,以抵禦寒冷。”

  植物學家發現,南極洲僅有850多種植物,其中地衣就有350多種。地衣靠孢子繁殖後代,即便在南極極短的夏季,它也能完成生長發育。不過,南極地衣生長速度緩慢,一株直徑10厘米的地衣,可能就是位“千歲壽星”。

  此外,南極地衣還有強烈的“開拓奉獻”精神。它們在生長時,會積累環境中的微量元素,如鉀、鈣、磷等,這些元素非地衣所需,卻是其他植物必需。“地衣是在為同伴進入南極積累‘物資’,同時,地衣一直在分泌地衣酸侵蝕岩石,化岩石為土壤,為同伴的生長提供‘家’。”王欣宇説。

  ——沙漠河谷中的“忍者”。

  地衣除了能忍受零下50℃的嚴寒,還能承受60℃的高溫。

  缺水?不怕。在極度幹旱的條件下,地衣會變得非常幹燥,而一旦遇到水,就能立刻恢復生長。王立松舉例説,像雲南金沙江的幹熱河谷,年均降水量小于50毫米,日間地表最高溫可達60-70℃。此外,伴隨著幹熱河谷氣候的,還有焚風。一旦焚風過境,氣候會變得炎熱幹燥,像是桑拿裏的幹蒸。

  我國雲貴高原的幹熱河谷土層較厚,但植被稀少,森林覆蓋率不足5%,放眼望去,全是裸露的紅土,植物生長困難。“可如果細心觀察,就會在一些石塊上發現黃色、黑色和白色的地衣,雖然不起眼,但那已是極少數能在這類環境中存活的生物了。”王立松説。

  由于地衣表面沒有氣孔,因此在幹旱條件下,失水過程也會非常緩慢。一片葉子如果放在沙漠裏,也許幾分鐘就會完全幹燥,而地衣失水卻需數小時。一旦失水,普通的高等植物基本就是渴死,而地衣卻能在僅有5%的水分下,存活數月。

  幹旱常伴隨高溫,但地衣同樣無懼,一些品種甚至可以在60℃下活三天。“像鱗網衣就極為耐旱。曾有人在沙丘中發現過它,伸手去摸,竟然燙手。據估,當時它的溫度已超過50℃。”王欣宇説。

  不能改變世界,就去改變自己。為了活下去,地衣從形態到生理結構一直在變,它們把生存的“不可能”變成了“可能”,亦給一片片荒原帶去了生命的奇跡。

  “未來,當地球上能源枯竭,生命無法生存時,地衣在惡劣環境下拼盡全力活著的技巧,化腐朽為神奇的力量,能給我們人類帶去生命的啟示。”王立松説。

  登陸火星的最優選擇

  ——青藏高原地衣

  “從歐航局那次不算成功的實驗看,我覺得還是‘敗’在了材料選擇上。最適合做太空實驗,甚至登陸火星的地衣,可能是生長在青藏高原上的品種。”王立松説。

  青藏高原,平均海拔超過4000米,被稱為“地球第三極”。在那,高寒缺氧、植被稀疏、氣候惡劣,但即便身處那樣的極端環境,地衣依然爛漫生長:一片樹皮、一塊岩石、一寸土壤,每個不同的生境下,都有五彩繽紛的地衣類群。

  青藏高原有大量冰川。隨著氣候變暖,冰川退縮,留下了裸露的岩石。在這些岩石表面,最先出現,且肉眼可見的生物,就是地衣,特別是“麗石黃衣”和“微孢衣”。

  王立松指著實驗室一塊岩石材料告訴我,這塊石頭就來自青藏高原,上面有三個地衣物種,“這是麗石黃衣,在冰川末端和高海拔地區最常見,橘黃色、放射狀,在遠處就能一眼辨識。這是微孢衣,因其孢子微小而眾多,故得名。這是地圖衣,黃綠色的地衣體,中間黑色的紋路由菌絲構成,這個物種每年以小于0.2毫米的速率生長,因此,我們可以通過測量它的直徑去判斷岩石的年齡,可用于測年。”

  王立松對于青藏高原的地衣物種如數家珍,對地衣的生存本領嘆服不已。他參加了我國第一次和第二次大規模青藏高原科考,40年來一直在調查我國的地衣資源“家底”。科考時,他總是最早上山,最晚下山的那位,在海拔五千米的山頭一待就是幾天。

  “地衣能在青藏高原這樣極端的環境中生存,自有它的智慧。”王立松説。

  青藏高原地區的紫外線可達最強等級——5級。瑞士科學家曾在《自然》雜志發表研究成果稱,高劑量紫外線照射,會使植物生殖細胞發生基因變異,這意味著紫外線對植物基因的損害有可能遺傳給下一代,長此以往,會導致植物物種不穩定。

  但對于如此高強度的紫外線“殺傷力”,地衣卻並不害怕。比如麗石黃衣,它表面鮮艷的橘色,是所含的一種蒽醌類化合物,這種色素存在于地衣的上表面,可以為地衣吸收多余的紫外線,就像給自己涂了一層“防曬霜”。再比如微孢衣,它會在自己的上皮層中産生色素,同樣能抵禦強紫外線“侵擾”,就像給自己打了一把“遮陽傘”。

  “因此,青藏高原的地衣通常五顏六色,十分艷麗,其實都是為了抗衡強輻射。這可是地衣適應極端環境的標志性進化表現。”王立松説。

  對于在青藏高原生存必需的水,地衣又怎麼汲取呢?王欣宇説:“這跟地衣在南極汲水方式接近,它能從升華的冰雪中獲取水分,並且能在凍結的狀態下進行光合作用。”

  此外,在青藏高原,隨著海拔的升高,生境的改變,地衣的多樣性也會變化。絕大多數地衣對空氣污染的敏感度高于其他高等植物,被認為是做環境監測的最佳生物材料。

  目前,我國的登陸火星計劃已進入倒計時。王立松希望,在未來,青藏高原的地衣能有機會到火星一遊。

  “不吃、不喝、抗寒、抗熱、抗幹、抗輻射,還有什麼生物能比地衣更適合上太空?”王立松堅信,如果人類未來有移居火星計劃,肯定會考慮把地衣帶上去,做“急先鋒”,讓它去開疆拓土,適應火星的環境,分化火星的岩石,創造最原始的土壤,制造出氧氣,為其他生物創造生存條件。

  “地衣的強大,常讓我自嘆不如。渺小和宏大總需辯證看待,在自然面前,人類真不可妄自尊大。”這是王立松品出的地衣“哲學”。“並不是所有生物都能像溫室裏的花草一樣,享受安逸。為了在惡劣的環境中求生,地衣進化出了別的物種不曾擁有,也無法想象的忍耐力,詮釋了‘適者生存’的法則。”

  地衣還能帶給我們更多的驚喜,等著看吧。(記者岳冉冉)

+1
【糾錯】 責任編輯: 劉陽
新聞評論
加載更多
盛裝起舞 好戲連臺
盛裝起舞 好戲連臺
青海:巧手繡香包 濃情迎端午
青海:巧手繡香包 濃情迎端午
朱鹮棲息地以秦嶺為中心向東亞擴展
朱鹮棲息地以秦嶺為中心向東亞擴展
夏日古鎮風光美
夏日古鎮風光美

010020020110000000000000011108691126190116