可以吃火星尘埃并制造氧气的微生物可能是一种很棒的太空宠物
极端微生物是天体生物学家最喜欢的工具。但它们不仅有助于了解生命可以生存的极端环境,有时它们还可以作为实际工具,在这些极端环境中创造其他生命所需的材料,例如氧气。
罗马大学 Tor Vergata 的 Daniella Billi 最近的一篇论文以预印本形式发表在Acta Astronautica,回顾了一个特定的极端微生物如何同时扮演有用的测试对象和有用工具的角色。
这种极端微生物是一种名为Chroococcidiopsis.不幸的是,生物学家不像天文学家那样喜欢缩短名称,但我们将其称为 Chroo,这样我就不必反复复制和粘贴我可能已经拼错了的名字。
Chroo 原产于沙漠,在亚洲、北美甚至南极洲都发现了样本,尽管持续积雪,但其中大部分实际上是沙漠。
鉴于其崎岖的特性,一些研究已经研究了 Chroo 的不同方面以及生命如何在其他行星或外太空本身生存的影响。
两个实验,生物学和火星EXperiment (BIOMEX) 和听起来更酷的生物膜生物冲浪空间 (BOSS) 实验使用了国际空间站上的将生物暴露于太空环境 (EXPOSE) 模块。你可以看出我们肯定回到了太空领域,所有的首字母缩略词。
基本上,这些实验将 Chroo 暴露在开放空间的严酷环境中,以观察它的生存情况。每一次都持续了大约一年半。
BIOMEX 专注于单个细胞,而 BOSS 专注于生物膜。这两项实验都指出,紫外线辐射是细胞的最大杀手,并且都指出,即使是一些基本的保护也能为其下方的细胞带来巨大的好处。
在 BIOMEX 的案例中,这种保护是由一层薄薄的岩石或风化层提供的,而对于 BOSS,它以生物膜中细胞顶层的形式出现,牺牲了自己并成为阻止紫外线到达较低水平的临时保护层。
也许更令人印象深刻的是,当 Chroo 在 BIOMEX 实验后被带回地球时,它们被重新水化,因为它们在实验前已经去除了水。
但科学家们注意到,他们的DNA修复机制能够修复他们所遭受的DNA损伤。更令人印象深刻的是,与留在地球上的对照毒株相比,后代的突变并没有增加。
换句话说,Chroo 的 DNA 修复机制非常有效,以至于它们能够在没有保护的情况下从一年半的直接空间辐射中恢复过来,并且磨损也不会变得更糟。
但太空并不是进行这些极端微生物实验的唯一场所。还进行了几项地球测试。我只能假设一项实验是为了创造细菌绿巨人而设计的,它用近 24 kGy 的伽马辐射喷射了 Chroo 样本——是人类致命量的 2,400 倍。令人惊讶的是,Chroo 幸存下来,尽管不幸的是他们没有变成绿色怪物。
在另一项实验中使用了更高水平的伽马辐射。尽管它最终确实杀死了 Chroo,但即使在蓝藻死亡后,类胡萝卜素等生物标志物仍然可以检测到,这使它们成为在火星等地寻找灭绝生命的良好候选者。
进一步的地球测试表明,Chroo 可以在冰冻温度下生存,就像木卫二或土卫二上可能发现的温度一样。达到 -80°C 的温度时,细菌似乎玻璃化,使它们处于休眠的玻璃生命状态,一旦条件改善,它们就会从中醒来。
但这并不是 Chroo 能做的全部——它可以生活在月球和火星的土壤上,并仅使用它们和光合作用来产生氧气。它甚至可以在火星土壤中发现的高浓度高氯酸盐中生存下来,这对许多地球生命形式来说是一个棘手的命题,通过“上调”其 DNA 修复基因来抵消高氯酸盐造成的损害。
未来的几个任务希望研究这种极端微生物的其他方面。其中包括 CyanoTechRider,它将观察微重力如何影响 Chroo 的 DNA 修复过程。
另一个是 BIOSIGN,它将尝试使用远红外光为 Chroo 提供动力,它能够将其用于光合作用——这是蓝藻和更普遍的植物中罕见的能力。该实验的结果可以为我们了解主要发射红外光的 M 矮星周围的生命提供信息。
鉴于这种超级蓝藻所具有的所有能力,它似乎处于天体生物学研究的最前沿。也许这意味着有人会给它起一个更短、更朗朗上口的名字,这样我们这些可怜的太空记者就不必每次发现其他很酷的东西时都把它写出来。
自然与文化遗产研究(原:遗产与保护研究)
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