莫哈韦地衣无视死亡射线——生命能否在遥远的系外行星上茁壮成长？
几千年来，地球是否是唯一一个拥有生命的问题一直困扰着人类。 近年来，科学家们已经转向其他太阳系中的类地行星，这些行星可能显示出最大的前景，但许多行星都围绕着发出比我们自己强得多的太阳辐射的恒星旋转。 现在，一项新的研究提供了证据，表明我们所知道的生命可能能够在那些类地系外行星上繁衍生息。 于 6 月 12 日发表在《天体生物学》上，新研究表明，在莫哈韦沙漠在以前被认为是致命的太阳辐射水平下存活了 3 个月。 普通地衣 Clavascidium lacinulatum 受伤，但能够恢复和复制。 结果表明，暴露在强烈太阳辐射下的行星上可能存在光合作用生命。 “这项研究的动机是一个奇怪的观察，”DRI 微生物学副研究教授、该研究的主要作者之一 Henry Sun 说。 “我只是走在沙漠，我注意到那里生长的地衣不是绿色的，而是黑色的。 它们是光合作用的，含有叶绿素，所以你会认为它们是绿色的。 所以我想知道，'他们涂的颜料是什么？ 事实证明，这种色素是世界上最好的防晒霜。 地球上的生命已经进化到可以承受被称为 UVA 和 UVB 射线的太阳辐射，其中包括波长更长的紫外线辐射。 UVC 射线代表更短、更具破坏性的波长; 这些是被地球大气过滤，因此不会到达表面。 事实上，UVC 辐射对生命非常致命，以至于它被用来对空气、水和病毒和细菌等微生物的表面进行消毒。 即使是短暂的 UVC 辐射也会破坏生物体的 DNA 并阻止其繁殖。 那么， 的科学家们想知道，近年来发现的许多类地行星是否可能孕育着生命。 其中许多行星围绕着被称为发出强烈 UVC 辐射的 M 星和 F 星，尤其是在太阳耀斑期间。 “在詹姆斯韦伯太空望远镜发射后，它可以看到非常远的太空，兴奋从在火星上寻找生命转移到了这些系外行星上，”孙说。 “我们谈论的是具有液态水和大气层的行星。” Sun 和他当时的研究生 Tejinder Singh 从拉斯维加斯家附近的莫哈韦沙漠收集了地衣。 然后，他们将其放在UVC 灯在受控实验室环境中连续 3 个月。 值得注意的是，地衣中一半的藻类细胞在再水化时仍然有活力并复制。 “为了让微生物在地球上持续存在，它必须持续超过一天，”Sun 说。 “所以，我们的实验必须足够长才能具有生态意义。 我们还希望超越活动并展示可行性。 为了探索这在化学上是如何实现的，Sun 与内华达大学里诺分校。 他们进行了两项实验，证明了地衣酸在自然界中如何相当于用于使塑料抗紫外线的添加剂。 他们通过切割地衣的横截面来研究地衣的保护层，发现顶层更暗，就像人类的晒黑一样。 地衣由与真菌共生的藻类或蓝藻组成; 当藻类细胞与真菌和保护层分离时，暴露于同样的 UVC 辐射在不到一分钟的时间内杀死了细胞。 Sun 说，地衣已经将这种保护层进化为 UVC 辐射的发现令人惊讶，因为这对它们的生存不是必需的。 当地衣出现时，地球大气层已经过滤掉了 UVC 射线，因此由于它们出色的 UVA 和 UVB 防护，保护只是一个额外的好处。 暴露于强烈的太阳辐射所造成的一些损害是化学反应的结果与大气层，特别是氧气、一氧化氮和紫外线辐射相互作用时产生的臭氧。 为了测试地衣在不同大气条件下的保护作用，研究人员将其放在装有 UVC 灯的无氧盒子中，发现辐射损伤进一步减少。 “我们得出的结论是，地衣的顶层——如果你愿意的话，厚度不到毫米的皮肤——可以确保下面的所有细胞都受到保护，免受辐射。 此图层的作用作为光稳定剂，甚至可以保护细胞免受辐射（包括活性氧）引起的有害化学反应。 该研究提供了证据表明，地球以外的行星和我们的太阳系之外可能适合居住。 事实上，“它们可能充满了殖民地微生物，就像莫哈韦沙漠的地衣一样，这些微生物被'晒黑'了，几乎不受 UVC 压力的影响，”研究人员写道。 “这项工作揭示了即使在最恶劣的条件，提醒人们，生命一旦被点燃，就会努力忍受，“与太阳一起领导这项研究、现在在美国宇航局戈达德太空飞行中心工作的特金德·辛格 （Tejinder Singh） 说。 “在探索这些极限的过程中，我们更接近于了解在我们称之为家园的星球之外可能存在生命的地方。” 研究作者包括：Tejinder Singh （DRI）、Christos Georgiou （U. 佩特雷）、克里斯托弗·杰弗里 （UNR）、马修 J. 塔克 （UNR），凯西 S. Philbin （UNR）， Tanzil Mahmud （UNR）， Christopher P. 麦凯（NASA 艾姆斯）和 Henry J. 太阳 （DRI）