「搭便車」的地球微生物能否在火星繁衍？

「好奇號」向火星進發時，也順便帶上了一些不速之客，據美國航空航天局（NASA）估計，它攜帶了大約27.8萬個細菌孢子。其實以航天器的標準來看，「好奇號」已經算是乾淨得一塵不染了。它所有的部件在上天之前，都經過消毒、擦拭和烘烤，並被小心地存放在無菌室里，以大幅減少它們攜帶的細菌。

工程師們對「好奇號」火星車的隔熱外殼進行擦拭取樣，檢測它的清潔度。（圖片來自：NASA）

「好奇號」等火星探測項目是行星保護政策攻擊的靶子，這些政策希望嚴格保護太陽系中可能孕育生命的地區。畢竟生物入侵已經成了地球上的一個大問題，而地球微生物可能對火星造成的影響仍然不甚明確。

這個問題的答案正在一點點被揭開。在最近的一個會議上，研究人員探討了火星目前的可居住性。許多人描述了在模擬實驗室中通過模擬火星的部分環境條件進行的實驗。美國佛羅里達大學的安德魯·舒爾澤（Andrew Schuerger）描述的一系列實驗似乎最引人注目。火星惡劣環境的三大特點是低氣壓、低溫和大氣層極度缺氧而富含二氧化碳，但他的實驗證明，這些對地球生物來說並不足以致命。實際上，即使在這樣的條件下，一些微生物也不會就此進入休眠期，而是能夠繼續生長繁殖。

舒爾澤和他的同事——同在佛羅里達大學工作的維恩·尼克爾遜（Wayne Nicholson），還有其他合作者，一同收集了在「好奇號」表面、無菌操作室和佛羅里達州肯尼迪航天中心附近發現的24種微生物，以及2種能夠在惡劣環境下生存的嗜極微生物。這些微生物中也有普通的品種，例如枯草芽孢桿菌和大腸桿菌。不過舒爾澤指出，液化沙雷菌（Serratia liquefaciens）是「實驗的勝利者」。這是一種常見的細菌，能適應各種環境。

圖中的液化沙雷菌等微生物都是在各種各樣的環境中培養的。A為對照組，其他3組分別是低溫組、低壓組和缺氧組（D）。（圖片來自：佛羅里達大學）

即使保證氣壓和氧氣，在零攝氏度以下，實驗中的細菌大多數也都會休眠，這可是火星地表溫度的上限。然而液化沙雷菌脫穎而出，不僅戰勝了低溫，還在實驗模擬的低壓和高二氧化碳的環境中存活了下來。二氧化碳是火星大氣的主要成分，並且火星上的大氣壓只有7毫巴（地球上海平面處的大氣壓約為1000毫巴）。今年1月，研究人員在《宇宙生物學》期刊上發表了這個實驗結果。

液化沙雷菌經受了三重惡劣環境條件的綜合考驗，其他細菌也並未因此而死，它們只是保持休眠。舒爾澤說：「惡劣的環境並沒有殺死其中的細菌。」如果讓這些細菌回到普通的實驗室環境，它們都會恢復生長。

另一項研究發現，已經適應了低溫環境的細菌更容易適應火星環境。去年12月，舒爾澤、尼克爾遜和同事在《美國國家科學院院刊》上發表論文，指出從西伯利亞永久凍土中分離出的細菌能在類似火星的環境中生長繁殖。這些細菌屬於肉食桿菌屬，尤其適合在低氣壓條件下生長。舒爾澤說：「在零攝氏度、壓強7毫巴的二氧化碳中，它們比在壓強1000毫巴的二氧化碳或同壓強的氧氣中生長得更好。」

然而，並不是只有來自惡劣環境的細菌能夠在類似火星的環境中生長繁殖。舒爾澤在會議上分享了他未發表的第一手資料，這些結果表明，低壓環境能夠促進某些微生物的生長，但出人意料的是，這些微生物來自於人的唾液。在低溫和二氧化碳氣體條件下，來自唾液的細菌無法在類似地球的大氣壓強下生長，但是在模擬火星環境的7毫巴大氣壓下，「這些耐低壓的微生物就開始蓬勃生長了」。舒爾澤在一封郵件里表示，他們還沒有確定在低壓下生長旺盛的具體是哪種微生物，但「你肯定無法想像，居然能在人的口腔里找到這麼奇特的細菌」。

即使一些細菌適宜在和火星相似的壓強、溫度和大氣條件下生存，這也遠遠不足以證明地球生命能在火星上生存。舒爾茨和同事總結出了火星上可能扼殺生命的17個環境條件，低壓、低溫和低氧不過是其中3條。先前的兩個研究都沒有考慮另外兩個重要的條件：紫外線輻射和火星地表的極度乾燥。地球大氣中的臭氧層能夠阻擋紫外線輻射。舒爾茨指出，如果忠實模擬火星的乾燥環境，細菌培養基的質量會大大下降。他說：「為了進行這些實驗，我們不得不盡量減少水分蒸發。」

回頭想想「好奇號」火星車和飛行器上發現的成千上萬個孢子吧。似乎這些研究成果還不足以證明，「好奇號」火星車的著陸點會被地球生命污染。舒爾茨說，在「好奇號」著陸火星的前一兩天，直射或反射的太陽光可能就殺死了火星車表面的細菌。他還補充道，在著陸點蓋爾隕坑（Gale Crater）附近，也不太可能發現倖存者的蹤影。「即使紫外線輻射沒有殺死火星車外殼或者輪子上的細菌，即使這些『偷渡者』擴散了，蓋爾隕坑附近極度乾燥的環境也應該足以阻止它們的繁衍生息。」（作者：約翰·麥特森（John Matson）是《科學美國人》的助理編輯，主要關注天文學、物理學和數學；翻譯：戚譯引）

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