細菌在濃度鹽水中也能生存 火星存在生命有望？

一支跨大西洋科學家小組最新研究表明，細菌能夠倖存於火星、土衛二、木衛二、冥王星等星球上的鹽水化學物中。這將為未來發現神秘地外生命帶來希望!近年來，科學家在木衛二發現表面羽流和地下海洋，在火星表面發現有機物質，在土衛二海洋中發現熱液噴口的存在性，這似乎使人類距離發現地外生命更近一步。

這樣的地外生命必須承受極端環境，之前研究表明許多種類細菌都可以存活在極端條件。

系內遠離太陽的星球的液態海洋冰點非常低，因為化學物質和鹽可以起到冷凍劑的作用，所以微生物應當生活在溫度適宜、生命元素充足的環境中。為了研究微生物生存能力參數，來自柏林工業大學、塔夫斯大學、倫敦帝國理工學院和華盛頓大學的研究人員使用Planococcushalocryophilus細菌進行了測試實驗，這種細菌生活在北極永久凍土帶。

他們將細菌放置在鈉、鎂、氧化鈣混合物及其高氯酸鹽溶液中，高氯酸鹽是一種化學化合物，有助於火星夏季表面維持液態水。研究報告作者、柏林科技大學天文和天體物理中心雅各布海因茨(Jacob Heinz)稱，我們的研究已擴大超越了傳統的氯化鈉，因為火星上有更多的化學物質。

高氯酸鹽對生命有毒

由於高氯酸鹽在高濃度下是有毒的，研究人員希望確定是否高氯酸鹽會抑制細菌生存，以及高氯酸鹽的數量和濃度等級會抑制細菌生存能力。事實上，高氯酸鹽中細菌倖存率遠低於其它所有溶液，儘管在零下30攝氏度的低溫條件下，細菌存活率會略高一些。

海因茨解釋稱，最低冰點降低——溶質將降低溶液融化溫度，高氯酸鹽占溶液總質量的50%，這比其它氯化物冰點降低濃度要高出許多。考慮到它的毒性，細菌在高氯酸鹽溶液中的低存活率並不令人感到驚訝。

這是否意味著火星不再支持微生物存活？海因茨指出，生命仍有可能存活在火星。高氯酸鹽的存在並不排除火星或者其它星球上存在生命，百分之十濃度的高氯酸鹽溶液中細菌仍然可以生長存活，火星表面土壤高氯酸鹽濃度不足1%，但是海因茨表示，溶液中鹽濃度與土壤中鹽濃度不同。

適應生存

液體高氯酸鹽溶液可以被稀釋，從而增加細菌生存能力，但是需要保持濃度與溫度的平衡性。美國亞利桑那州立大學地球與空間探索分院博士生特麗薩費希爾(TheresaFisher)關注微生物生態學和行星可居住性研究，她表示，這項研究結果並不能排除細菌在火星上存活的可能性，事實上，火星表面可能孕育微生物。

特麗薩在接受《天體生物學》雜誌記者採訪時表示，像智利阿塔卡馬沙漠(世界上最乾燥環境)和南極部分地區的高氯酸鹽含量相對較高。我非常驚奇，如果微生物並未進化出形成處理有毒物質的方法將會怎樣？

通常情況下，較寒冷溫度促進了微生物的生存能力，但是溫度條件並不是「通用型」因素——微生物種類和化學溶液成分將決定微生物生存能力的「最佳點」。研究人員發現氯化鈉溶液(NaCl)中的細菌在室溫條件下大約兩周內就會死亡。在4攝氏度條件下，細菌存活率將增強，一旦溫度達到零下15攝氏度，幾乎所有的細菌都存活下來。氯化鈉溶液的冰點(零下21攝氏度)高於其它鹽類物質，鎂溶液和氯化鈣溶液中的細菌在零下30攝氏度存活率非常高。

海因茨說：「這並不奇怪，因為所有化學反應，包括殺死細菌的反應，在低溫條件下都進行得較緩慢。但是在高氯酸鹽溶液較低溫度條件下，細菌倖存率並不會增強多少，而在氯化鈣溶液中較低溫度條件下，細菌倖存率可以顯著增強。」

結果表明，另外三種傳統鹽水溶液的細菌存活率也各不相同。在4-25攝氏度條件下，氯化鈣(CaCl2)溶液中的細菌存活率低於氯化鈉(NaCl)和氯化鎂(MgCl2)溶液，但是溫度進一步降低，將提高這三種溶液中細菌的存活率。

研究人員對這些細菌進行了多次冷凍/融解循環實驗，溫度範圍在25-50攝氏度之間。海因茨表示，依據火星表面不同位置，將經歷一些顯著的表面溫度變化，以及晝夜和季節性變化。火星表面平均溫度大約是零下60攝氏度，兩極的溫度下降至零下125攝氏度。因此，細菌為了生存下來，必須承受極端溫度波動變化。

一般來講，含鹽溶液可以增強冷凍/融解過程中細菌存活率。特麗薩說：「細菌在承壓情況下會處於休克狀態，它們製造特定的蛋白質，幫助它們調整、生存和應對有害環境。」添加10%濃度的氯化鈉會使微生物死亡率從20%降至7%，並增加凍融循環次數，使細菌數量可維持在70-200個之間。當細菌應對極端環境處於休克狀態時，能夠製造穩定的蛋白質，但是細菌僅能製造一定數量的「休克蛋白質」。

對於細菌在3種不同溶液(氯化鈉、氯化鎂和氯化鈣)中的存活率，一般而言，溫度越低，它們存活的時間就越長。

生存與發展

雖然這項研究提供了外星微生物存活的可能性，但是海因茨強調了細菌生存和繁榮發展之間的區別。細菌在某些條件下生存，並不意味著它們真實在生長，目前他正在進行另一項研究工作，確定不同溫度條件下，不同鹽濃度環境對細菌繁殖的影響程度。

特麗薩肯定地說：「生存與發展具有明確的差別，但是生命仍然令我們感到驚奇，有些細菌不僅能在低溫條件下生存，而且還可以進行新陳代謝和繁殖後代。我們應當儘可能公正地提出假設條件，確定微生物需要什麼條件才能茁壯成長，而不是僅存活下來。」

科學家探索不同濃度和溫度的各種鹽溶液，將有助於科學家聚焦搜尋生命形式，或者至少不排除生命存活的可能性，例如：微生物倖存在有毒高氯酸鹽溶液中。

同時，其它的變數因素也影響著生命探索發現，例如：細菌有能力抵禦輻射或者極端大氣壓。甚至某些細菌還有一些我們未發現的重要因素，但隨著每項研究的開展，我們將獲得更多的重要線索。

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