小小苔蘚，竟能助力實現(xiàn)“星際移民”？

出品：科普中國

作者：郭菲（煙臺大學(xué)）

監(jiān)制：中國科普博覽

近期，中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所的科研團(tuán)隊在《創(chuàng)新》(The Innovation)雜志上發(fā)表了一項振奮人心的研究成果，揭示了一種名為“齒肋赤蘚”(Syntrichia caninervis)的沙漠植物驚人的生存能力。這種看似不起眼的小生命，竟然可能成為人類征服火星的得力助手！

這項突破性研究不僅刷新了我們對生命極限的認(rèn)知，更為人類未來的星際移民計劃提供了一個綠色的希望。讓我們跟隨中國科學(xué)家的腳步，一起揭開這位來自地球最干旱角落的“綠色精靈”的神秘面紗。

該項研究榮登當(dāng)期雜志封面

（圖片來源：參考文獻(xiàn)2）

沙漠中的“綠色精靈”：齒肋赤蘚的奇妙世界

在地球上最不可思議的地方，總有生命在頑強地生長。沙漠，干旱、炎熱、貧瘠，但正是這樣的極端環(huán)境孕育出了一種神奇的植物——齒肋赤蘚。

齒肋赤蘚的分布

（圖片來源：參考文獻(xiàn)2）

在一片看似了無生機的沙海中，如果突然出現(xiàn)了一片綠意盎然的“地毯”，那很可能就是生物土壤結(jié)皮(BSC)，而齒肋赤蘚就是其中的主角之一。它們與其他微生物組成了一個微型生態(tài)系統(tǒng)，成為沙漠中的“綠洲”。

齒肋赤蘚不僅自己能夠在沙漠中生存，還在默默地改變著周圍的環(huán)境。它們就像天然的“海綿”，能夠吸收和儲存稀少的水分。同時，它們還是沙漠中的“建筑師”，通過分泌物將松散的沙粒黏合在一起，增加了土壤的穩(wěn)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，為貧瘠的沙漠土壤注入養(yǎng)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(xiàn)2）

生存的藝術(shù)家：齒肋赤蘚的極限生存能力

如果說生命是一場藝術(shù)表演，那么齒肋赤蘚絕對是其中的雜技大師。它展示的不是優(yōu)雅的芭蕾，而是驚心動魄的生存技巧。讓我們來看看這位“生存藝術(shù)家”的幾個絕活：

脫水魔術(shù)：如果人類失去98%的水分會怎樣？后果恐怕無法想象。但齒肋赤蘚卻能在失去超過98%的細(xì)胞水分后，依然保持“假死”狀態(tài)。此時，它們的細(xì)胞會迅速合成特殊的糖類和蛋白質(zhì)，形成一層保護(hù)膜，將細(xì)胞核等重要結(jié)構(gòu)包裹起來，就像給細(xì)胞穿上了一件“防脫水外套”。更神奇的是，只要一滴水，它就能在幾秒鐘內(nèi)“復(fù)活”，恢復(fù)光合作用和其他生理活動。

齒肋赤蘚脫水后迅速恢復(fù)

（圖片來源：參考文獻(xiàn)2）

冰凍時光膠囊：你能想象在零下80℃的冰柜生活5年，或者在零下196℃的液氮中浸泡一個月的生活嗎？對齒肋赤蘚來說，這根本不是問題！它能在這種極端低溫下進(jìn)入“冬眠”狀態(tài)，等到條件適宜時再次蘇醒。如果僅僅只是一般的惡劣環(huán)境，齒肋赤蘚也能根據(jù)環(huán)境迅速調(diào)整自身代謝。在不利條件下，它可以關(guān)閉大部分代謝活動，將能量集中用于維持基本生存上。

輻射防護(hù)衣：在我們的世界里，5000Gy的伽馬輻射足以讓大多數(shù)生物灰飛煙滅，但齒肋赤蘚卻能在如此高劑量的輻射下依然存活。

究其原因，面對強輻射，齒肋赤蘚會產(chǎn)生大量抗氧化物質(zhì)，如類胡蘿卜素和黃酮類化合物。這些物質(zhì)形成了一個強大的抗氧化防御網(wǎng)，就像給植物細(xì)胞裝上了一個“防護(hù)罩”，保證其在核輻射的風(fēng)暴中屹立不倒。此外，齒肋赤蘚還擁有一套高效的DNA修復(fù)系統(tǒng)。它能快速識別并修復(fù)受損的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模擬的火星環(huán)境中會怎樣？令人驚訝的是，它不僅能存活，還能重新長出新的植株！面對缺氧、極度干燥、低溫和強烈的紫外線輻射，這個小小的生命體展現(xiàn)出了驚人的韌性。它就像一個微型的“火星特種兵”，隨時準(zhǔn)備在紅色星球上開疆拓土。

此外，齒肋赤蘚的基因組具有驚人的可塑性。它能根據(jù)環(huán)境壓力快速激活或抑制某些基因的表達(dá)，這種基因表達(dá)的彈性讓它能夠更好地適應(yīng)各種極端環(huán)境。

齒肋赤蘚的眾多驚人“本領(lǐng)”

（圖片來源：參考文獻(xiàn)2）

星際拓荒者：齒肋赤蘚的地外潛力

當(dāng)我們將目光投向浩瀚宇宙，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。它的極端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(tài)艙里，一片齒肋赤蘚正在默默生長。它們不僅能適應(yīng)火星惡劣的環(huán)境，還能逐步改變周圍的土壤結(jié)構(gòu)，為其他植物的生長創(chuàng)造條件。它們就像火星上的綠色先鋒，為人類的移民大業(yè)鋪平道路。

齒肋赤蘚的作用不僅限于此，它們還可能成為火星上的微型“氧氣工廠”。通過光合作用，這些小小的植物能夠產(chǎn)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(xiàn)一份力量。

齒肋赤蘚還可能成為火星上的“生物指示劑”。通過觀察它們在火星環(huán)境中的生長情況，科學(xué)家們可以更好地了解火星的環(huán)境特征，為后續(xù)的探索和改造提供重要參考。

用以模仿地外環(huán)境的實驗裝置

（圖片來源：參考文獻(xiàn)2）

從沙漠到星際：齒肋赤蘚研究的啟示

對齒肋赤蘚的研究不僅對地外探索具有重要意義，對我們認(rèn)識地球生命也有深遠(yuǎn)影響。它向我們展示了生命的韌性和適應(yīng)性，讓我們對生命可能存在的極限有了新的認(rèn)識。

這項研究還為我們應(yīng)對地球上的環(huán)境挑戰(zhàn)提供了靈感。例如，齒肋赤蘚的抗旱機制可能為培育抗旱作物提供新思路，它們固定土壤和改善土壤環(huán)境的能力也可能用于治理沙漠化現(xiàn)象。

脫水、吸水、凍結(jié)狀態(tài)下的齒肋赤蘚（從左至右）

（圖片來源：參考文獻(xiàn)2）

齒肋赤蘚的研究也為我們探索生命起源提供了新的視角。它的極端生存能力讓我們不禁思考：早期地球環(huán)境可能比我們想象得更加惡劣，而生命卻在這樣的環(huán)境中頑強地萌芽和進(jìn)化。

齒肋赤蘚的故事告訴我們，即使是最不起眼的生命，也可能蘊含著無限的潛力。它提醒我們要保護(hù)地球上的每一種生命，因為我們永遠(yuǎn)不知道哪一種生物會成為人類未來發(fā)展的關(guān)鍵。讓我們期待這個來自沙漠的“綠色精靈”，在遙遠(yuǎn)的星球上綻放出生命的奇跡！

參考文獻(xiàn)：

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