地球上最惡劣環境中的微生物，為殖民火星帶來希望

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即使是在最乾燥的地方，比如智利的阿塔卡馬沙漠，微生物也能繁衍生息，儘管可能很慢。圖片來源：Chris Stenger/Minden Pictures

一項新研究證實，在智利的阿塔卡馬沙漠中生存著一種頑強的細菌群落，這可是全世界最乾燥、最荒涼的地方。這種細菌可以在沒有水的情況下生存十年。過去的很多觀點認為，在這個遙遠區域生存的微生物只是暫居者，這項研究終止了這些質疑。因為這個地方的土壤與火星土壤非常相似，這些沙漠中的微生物或許為我們帶來了在火星上生存的希望。

美國亞利桑那大學的環境微生物學專家Julie Neilson沒有參與項研究，她表示：「該研究很好地證明了這些生物就生活在這裡。」 阿塔卡馬沙漠對於人類來說是不適宜居住的，但它卻是這些微生物的生態系統。

阿塔卡馬沙漠從智利的太平洋海岸一直延伸至內陸，南北綿延約1000千米，這裡的年降水量低至8毫米。因為降水極其稀少，這裡幾乎沒有風化作用，所以隨著時間的推移，這裡的地表面形成了堅硬的鹽層，使得這裡更不可能有生命。Neilson說：「你在這裡開車走100公里也不會看到一棵草。」儘管Neilson和其他的研究人員在這裡發現了一些細菌，但是很多生物學家認為這些微生物並不是這裡的長期居民，而只是隨風而來，它們來到這裡後會緩慢地死亡。

但是這並沒有打消柏林工業大的天體生物學家Dirk Schulze-Makuch的念頭，他說：「我喜歡去那些人們認為沒有生命的地方。我們決定採取鳥槍法，利用所有新型的分析方法對所有在這裡可能存在的微生物進行研究，包括真菌、細菌和病毒。」

Schulze-Makuch和他的團隊收集了阿塔卡馬沙漠中8個地點的樣本，從海岸一直向東到最乾燥的地方，時間超過3年。他們在2015年的一場創紀錄的降雨後的一個月第一次收集材料，並在之後的2016和2017年在同樣的地方繼續收集。他們對能夠區分微生物物種基因的所有拷貝進行了測序，以確定這些樣本中到底有什麼，他們甚至還恢復了一些全基因組。研究人員還進行了一項測試，以確定來自完整活細胞的DNA比例。最終，他們評估了細胞活性程度，三磷酸腺苷(ATP)數量以及某些副產物，包括脂肪酸和蛋白質構造塊，這些副產物來自細胞活動，能夠進一步證明生命的存在。

沿海的樣本含有最多數量和多樣性的微生物，但是在2015年，甚至在最乾燥的地方也有生命存在的跡象。Schulze-Makuch和他的同事們將這項研究發表在《PNAS》上。Neilson說：「在降水發生之後，細胞的活性增加，細胞開始複製。」

總的來說，海岸邊的環境無論是在有雨還是無雨的年份都最適宜生存：通常，海岸邊的ATP數量比內陸地區高出1000倍，分解的副產物也呈相似的比例。基因組也顯示，至少有一些細胞在沿海區域或其他地方繁殖。

在接下來的兩年中（幾乎是最乾燥的年份），這些成分在所有的地方都有所下降，尤其是在較乾燥的地方。2017年，在沙漠大部分地區生命的跡象幾乎都消失了，在最乾燥的地方，完整的DNA數量減少了10萬倍。但是某些細菌仍然在地下25厘米的地方生存繁衍。

在研究中，研究人員只能確定與已經存在於微生物資料庫中的DNA相似的細菌。所以他們在阿塔卡馬沙漠所取得的發現在某種程度上有些熟悉。在潮濕的年份，沿海地區的細菌與沙質土壤中的細菌種類很相似。乾燥地區的DNA大部分都屬於乾燥沙漠和鹽鹼地中的細菌。它們可能以幾乎沒有任何功能的孢子或細胞形式生存。

這些微生物似乎能夠休眠，這使得Neilson和Schulze-Makuch希望它們在火星上也能這麼做，也許火星夜間的降雪能夠喚醒它們。因此，阿塔卡馬沙漠可以作為火星的工作模型。

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