科学家揭示微生物如何实现星际穿越
发布时间：2026-03-05
信息来源：中国科学报
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一项实验模拟了小行星撞击火星时的极端压力。图片来源：赵莉莉等
一项3月3日发表于美国科学院院刊子刊PNAS Nexus的研究认为，当小行星撞击一颗行星时，一些微生物可能会在抛入太空的碎片上存活下来。通过模拟小行星撞击产生的巨大力量，研究人员用一种特别顽强的沙漠细菌进行了实验。这项研究结果支持了这样一种观点，即被抛离行星的生命体能够通过附着于太空岩石上传播并孕育新的世界。
这项原理的证明让探索地球和整个宇宙生命起源的科学家兴奋不已。“我从未见过有研究直接对这些微生物施加压力，并让它们‘展示给我们看’。”美国威斯康星大学麦迪逊分校的Betul Kacar说。
如果微生物确实存在一种“岩石播种论”，即通过岩石碎片在行星间迁徙，例如从原始火星跳到地球，那么将对生命起源和潜在栖息地产生重大影响。此前已有实验测试了细菌能否承受太空之旅的第一步——被剧烈的小行星碰撞抛出行星。但在多数实验中，仅有百万分之一的原始微生物能够存活下来。
然而，这些受测试的微生物均来自环境条件较为温和的地球栖息地，不能代表在极端环境中具有韧性的生命。为此，美国约翰斯·霍普金斯大学的Kaliat Ramesh和赵莉莉（音）将目光投向了来自智利高海拔沙漠的耐辐射奇球菌，这种细菌或许更接近适应严酷火星环境的假想生命形态。先前研究表明，该细菌能够耐受太空中的极端低温、辐射暴露及缺氧环境。
为在实验室中模拟小行星撞击的效果，研究人员将细菌细胞置于夹在两片钢板之间的薄膜上。随后，他们使用燃气枪发射了附着有另一片钢板的弹丸，以480公里/小时的速度撞击了细菌夹层。此次冲击使耐辐射奇球菌承受了高达3吉帕（GPa）的极端压力，相当于海洋最深处压力的30倍。
在这样的“灾难”中，这些细菌并没有受到太大的影响。在1.4GPa的压力下，几乎所有细菌都存活下来。“存活率如此之高，以至于我不得不重复实验多次，确保自己没有搞错任何环节。”赵莉莉说。在2.4GPa压力下，细菌的存活率降至60%，但她认为这个数字仍相当惊人。
研究人员对比了细菌在实验前后的基因状况，发现碰撞显著增强了参与DNA修复和维持细胞膜功能的基因的活性。与其他微生物相比，耐辐射奇球菌可能因拥有厚实的细胞壁而更能抵御小行星的侵袭——这层细胞壁或许能承受极端压力。此外，由于擅长自我修复DNA，这种细菌还能应对多种创伤。“生命自有其生存之道。”Kacar表示。
赵莉莉说，在一颗频繁遭受小行星撞击的行星上，生命或许会适应这种持续“攻击”，从而为成为太空“种子”做好了准备。她计划在实验室验证这一设想，通过模拟碰撞实验对多代细菌进行测试。
这一发现或许促使人们重新思考邻近行星及卫星上存在生命的假设。Ramesh表示：“如果一个恒星系统中存在生命，那么这些生命就有可能在系统内迁徙。”
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