疑似火星“生命”明顯增多且變大了,。
青藏高原的羊角淡盤衣生境圖,。均由受訪者供圖
“不吃、不喝,、抗寒,、抗熱、抗干,、抗輻射,,還有什么生物能比地衣更適合上太空?”
目前,,我國的登陸火星計(jì)劃已進(jìn)入倒計(jì)時(shí),。地衣專家王立松希望,,在未來,青藏高原的地衣能有機(jī)會(huì)到火星一游,,做人類“移民”的“急先鋒”,,去開疆拓土
“火星上發(fā)現(xiàn)有生命,是地-衣-,!王老師,,快來看……”王立松的碩士研究生故意把“地衣”這個(gè)詞做了拖音,大聲呼喚他,。
王立松從辦公室快步走向隔壁實(shí)驗(yàn)室,,學(xué)生的手指向了電腦。王立松睜大了眼睛,,他萬萬沒想到,,自己拒審的一篇論文,竟然真的在國際期刊上發(fā)表了,,連標(biāo)題都沒變——《火星生命:鷹坑里的“蘑菇”在進(jìn)行光合作用》,。
火星生命是地衣?
地衣專家:不能下定論
“火星上真有生命,?是蘑菇還是地衣,?怎么發(fā)現(xiàn)的?為什么您拒審了這篇可能引起轟動(dòng)的論文,?”我?guī)е荒X子問號(hào)去找王立松,,只有他能解釋這一切。
王立松是我國著名的地衣專家,,中國科學(xué)院昆明植物研究所研究員,。他研究地衣40年,親手采集的地衣標(biāo)本有7萬多號(hào),,已分類鑒定的地衣超過千種,。
王立松的電腦旁放著三副“眼鏡”:老花鏡、防輻射鏡,、放大鏡,,分別對(duì)應(yīng)著看印刷體、電腦屏幕和地衣,。他戴上其中一副,,在電腦上打開這篇論文,,速覽了一遍,,說:“沒錯(cuò),這就是當(dāng)時(shí)這份期刊請(qǐng)我審的論文,,沒做太大修改,?!?/p>
我們的話題,首先從論文最抓人眼球的“火星生命”說起,。
美國“機(jī)遇號(hào)”火星探測(cè)器在“鷹坑”地區(qū)執(zhí)行任務(wù)時(shí),,竟然在一片巖層處拍到了數(shù)千個(gè)酷似蘑菇外形的照片。這些疑似“生命”不僅有細(xì)莖,,還有球形帽,,特別像人們熟知的蘑菇外形。這些“生命”聚集成群,,附著在巖石的頂部和側(cè)面,,并向外突出。
“你看這段描寫,,是不是很有趣,,這也是學(xué)界相信火星有生命的佐證之一,,”王立松盡量用通俗的語言,,向我解讀著這篇艱深的學(xué)術(shù)論文。
在巖層頂部的這些“生命”是集體定向的,,帽子和莖向上傾斜,像沖著某個(gè)光源進(jìn)行光合作用。此外,,“機(jī)遇號(hào)”還拍到了在無風(fēng)情況下,,12個(gè)球形“生命”冒出土壤,另外11個(gè)“生命”在三天內(nèi)明顯長大的照片,。
“至此,,論文作者認(rèn)為,這些‘生命’的生長及集體趨光性,,均是行為生物學(xué)的跡象,并就此推斷:地衣,、蘑菇、藻類,、真菌等生物也許已‘定居’火星,并在火星上進(jìn)行光合作用,可能正在釋放著氧氣!”
突然,,王立松蹦出了地衣領(lǐng)域一個(gè)專業(yè)學(xué)術(shù)詞匯——羊角淡盤衣,。“不可思議的是,,論文作者竟認(rèn)為火星上這一疑似‘生命’,,是地球上的物種‘羊角淡盤衣’!”
羊角淡盤衣隸屬地衣中的霜降衣科,,淡盤衣屬,。主要分布在我國喜馬拉雅地區(qū),是青藏高原的一個(gè)常見物種,,在歐洲亦有廣泛分布,。
講到這,王立松停住了,,他點(diǎn)開自己的地衣數(shù)據(jù)庫,,找出了自己在青藏高原拍攝的羊角淡盤衣照片。對(duì)照著“機(jī)遇號(hào)”拍的圖片,,我呆住了,。“客觀來說,,這些火星表面的疣狀凸起,,從形狀、外觀確實(shí)與‘羊角淡盤衣’高度相似,?!蓖趿⑺捎幸徽f一。
國際學(xué)術(shù)期刊多采用“同行評(píng)議”的方法評(píng)估論文的科學(xué)性,。針對(duì)每篇來稿,,期刊會(huì)盡可能把文章送到同行專家手中審閱。作為全球頂尖的地衣專家,,這篇與地衣高度相關(guān)的論文自然送到了王立松手上,。
一般來說,論文的公開發(fā)表,,證明業(yè)界已經(jīng)認(rèn)同文內(nèi)觀點(diǎn),。刊發(fā)這篇論文的期刊名為《天體生物與空間科學(xué)研究》,影響因子是7,,在業(yè)界算比較權(quán)威,。該論文由美英等國科學(xué)家共同完成。
“期刊主編當(dāng)時(shí)邀請(qǐng)我做這篇論文的審稿人,,但看完論文及這些照片后,,我還是回信拒絕了?!蓖趿⑺删芙^審稿自有他的道理:“火星上這些疑似生命雖然很像地衣,,但‘像’不能證明就‘是’,我需要看到真實(shí)的火星材料才能做判斷,,如果單看照片,,就斷定火星上有生命,不靠譜,?!?/p>
王立松及其團(tuán)隊(duì)的觀點(diǎn)很鮮明——火星上是否有生命,目前無法判斷,,只有看到真實(shí)的火星實(shí)物材料,,才能定論。
地衣曾多次上太空完成“極限挑戰(zhàn)”
“之所以敢大膽猜測(cè)這些火星生命是地衣,,是有科學(xué)根據(jù)的,。”看我一臉狐疑,,中科院昆明植物研究所地衣學(xué)博士王欣宇主動(dòng)給我講起了歷史:“歐洲航天局曾多次把地衣帶上太空,,進(jìn)行‘極限挑戰(zhàn)’!”
地衣,,是真菌與藻類之間互惠共生的特殊低等生物,,由真菌和藻細(xì)胞構(gòu)成。藻細(xì)胞通過光合作用為真菌提供養(yǎng)分,,而菌絲又為藻細(xì)胞提供水分,、無機(jī)鹽及保護(hù)措施,這樣“互惠共生”的特性,,使得地衣不需要從基物獲取營養(yǎng),,就能夠在裸露的巖石表面自由生長。目前,,全球已知地衣約2萬種,,中國已知3041種。
2005年,,歐洲航天局選擇了兩種采自南極巖石表面的殼狀地衣,,“地圖衣”和“麗石黃衣”帶上太空,,并將其直接暴露在殺傷力極強(qiáng)的宇宙射線中,承受真空,、失重,、輻射、溫度劇烈變化等殘酷條件考驗(yàn),。
半個(gè)月后,,科學(xué)家將這些在太空被“苦其心志、勞其筋骨,、餓其體膚”的地衣回收,,發(fā)現(xiàn)它們?cè)?4小時(shí)內(nèi)竟重新恢復(fù)了代謝活性,,全部存活,!彼時(shí),興奮的歐航局對(duì)外宣布——地衣可以在外太空環(huán)境下活15天,!人類完全可以考慮將地衣作為登陸火星的材料,!
2007年,歐洲航天局又進(jìn)行了類似實(shí)驗(yàn),,這次,,他們將地衣、石內(nèi)生藍(lán)藻,、細(xì)菌通過衛(wèi)星送進(jìn)太空,,讓三種生物共同暴露在宇宙中。10天后,,衛(wèi)星返回地面,,科學(xué)家發(fā)現(xiàn),僅有地衣活了下來,,并且它的子囊孢子還能萌發(fā),!
2014年,歐洲航天局再次啟動(dòng)地衣遨游太空計(jì)劃,,他們將采自南極的“麗石黃衣”和“黑瘤衣”送上了天,,在國際空間站接受考驗(yàn)。這回,,他們要讓地衣的太空“旅行”延長到18個(gè)月,。
“地衣成為首個(gè)進(jìn)行長期宇宙環(huán)境暴露實(shí)驗(yàn)的真核生物!”王欣宇說,。2015年,,當(dāng)這批地衣重返地球時(shí),科學(xué)家發(fā)現(xiàn),,結(jié)果出現(xiàn)了兩個(gè)極端——“麗石黃衣”活了下來,,并獲得了“地球上最頑強(qiáng)生命”的美名,;而“黑瘤衣”卻是“氣若游絲”,不僅DNA大部分已被破壞,,身體還在快速降解,,生命已奄奄一息。
這次實(shí)驗(yàn),,雖然測(cè)出了地衣在太空的極限生命狀態(tài),,但歐航局卻不甘心,認(rèn)為一定是選擇的“黑瘤衣”出了問題,,其他地衣在太空中應(yīng)該能活得更久,。
“從歐航局這幾次實(shí)驗(yàn)看,我們可得出推論:地衣在極端環(huán)境,,如極寒,、極高、缺氧,、極干,、強(qiáng)輻射下是可以生存的?!蓖跣烙罱忉尩溃菏紫?,地衣是自然界中互惠共生的典范,共生藻進(jìn)行光合作用,,為自己和真菌提供生長必需的碳水化合物,;而地衣型真菌則通過形成特定結(jié)構(gòu),將共生藻包裹在體內(nèi),,并為其提供保護(hù),。其次,地衣的皮層還含有獨(dú)特的化合物,,能吸收強(qiáng)烈的宇宙射線,。因此,地衣能夠適應(yīng)外太空苛刻的環(huán)境,。
參考地球生命史,,地衣的出現(xiàn),僅次于最早出現(xiàn)在海洋里的藻類,。地衣在6億年前最早登上陸地,,并對(duì)陸生環(huán)境進(jìn)行了一次徹頭徹尾的改造,之后陸地上才出現(xiàn)了苔蘚,、蕨類,、孢子植物等。
“地衣為之后地球上的植物,、動(dòng)物繁衍,,創(chuàng)造了一個(gè)最基本的條件,,所以我們也稱它為元老級(jí)‘先鋒生物’?!蓖趿⑺蓮牟涣呖滟澋匾碌摹敖匚弧?。
“沒有高大喬木那樣醒目,也沒奇花異草般斗艷,,但在荒地向森林演化的過程中,,地衣卻是在嚴(yán)酷生境中‘打頭陣’那位?!蓖趿⑺烧f,,在海拔超過4500米的高山、退縮的冰川,、干旱的沙漠中心,,及死去動(dòng)物的骨骼上,都有肉眼可見的地衣,。其分泌的地衣酸可將附著的巖石風(fēng)化為灰塵和土壤,,為其他植物生長提供條件,,當(dāng)土壤積累到足夠多時(shí),,就可以為高等植物扎根提供可能。
強(qiáng)過“貝爺”無畏禁區(qū)
地衣才是“生存強(qiáng)者”
“你看過《荒野求生》吧,?”王立松問我:“主持人貝爾置身各種絕境所激發(fā)出的求生本能,,顯示了人類挑戰(zhàn)極限的生存能力,地衣可不亞于‘貝爺’,?!?/p>
王立松一直認(rèn)為,地衣這一低等生物,,擁有著人類遙不可及的“高等”生存智慧,。極寒冷的南極大陸、高海拔強(qiáng)輻射的高原山地,、干熱到窒息的河谷荒漠……這些人類眼中的“生命禁區(qū)”,,卻是“地衣天堂”。它能巧妙地從自然界獲取水分和陽光,,并能依據(jù)水分和日照的多寡,,決定是休眠,還是生長,;是撐“遮陽傘”,,還是涂“防曬霜”。
——南極里的“千歲壽星”,。
南極大陸是世界上最寒冷的區(qū)域,,年平均氣溫零下25℃,,測(cè)到過的最低氣溫零下89.6℃。在這樣的低溫中,,鋼鐵會(huì)變得像玻璃一般脆,;如果把一杯水潑向空中,落下的是一片冰晶,。
在那里,,冰雪會(huì)反射大量太陽輻射,加之空氣稀薄,、紫外線強(qiáng),,一般植物難以生存,而地衣卻不懼嚴(yán)寒,,生機(jī)勃勃,。
“研究表明,地衣能從升華的冰雪中獲取水分,,并且在凍結(jié)的狀態(tài)下進(jìn)行光合作用,,有學(xué)者曾測(cè)到過零下17℃時(shí),地衣仍然具有活性數(shù)據(jù),?!蓖跣烙钫f:“地衣特別珍惜‘醒著’的時(shí)光,在沒有冰雪覆蓋的短時(shí)間內(nèi),,它會(huì)爭分奪秒進(jìn)行光合作用,。而當(dāng)完全被雪覆蓋后,它就會(huì)進(jìn)入‘休眠’模式,,體內(nèi)自動(dòng)代謝,,產(chǎn)生抗凍蛋白,以抵御寒冷,?!?/p>
植物學(xué)家發(fā)現(xiàn),南極洲僅有850多種植物,,其中地衣就有350多種,。地衣靠孢子繁殖后代,即便在南極極短的夏季,,它也能完成生長發(fā)育,。不過,南極地衣生長速度緩慢,,一株直徑10厘米的地衣,,可能就是位“千歲壽星”。
此外,,南極地衣還有強(qiáng)烈的“開拓奉獻(xiàn)”精神,。它們?cè)谏L時(shí),,會(huì)積累環(huán)境中的微量元素,如鉀,、鈣,、磷等,這些元素非地衣所需,,卻是其他植物必需,。“地衣是在為同伴進(jìn)入南極積累‘物資’,,同時(shí),,地衣一直在分泌地衣酸侵蝕巖石,化巖石為土壤,,為同伴的生長提供‘家’,。”王欣宇說,。
——沙漠河谷中的“忍者”,。
地衣除了能忍受零下50℃的嚴(yán)寒,還能承受60℃的高溫,。
缺水,?不怕。在極度干旱的條件下,,地衣會(huì)變得非常干燥,,而一旦遇到水,,就能立刻恢復(fù)生長,。王立松舉例說,像云南金沙江的干熱河谷,,年均降水量小于50毫米,,日間地表最高溫可達(dá)60-70℃。此外,,伴隨著干熱河谷氣候的,,還有焚風(fēng)。一旦焚風(fēng)過境,,氣候會(huì)變得炎熱干燥,,像是桑拿里的干蒸。
我國云貴高原的干熱河谷土層較厚,,但植被稀少,,森林覆蓋率不足5%,放眼望去,,全是裸露的紅土,,植物生長困難,。“可如果細(xì)心觀察,,就會(huì)在一些石塊上發(fā)現(xiàn)黃色,、黑色和白色的地衣,雖然不起眼,,但那已是極少數(shù)能在這類環(huán)境中存活的生物了,。”王立松說,。
由于地衣表面沒有氣孔,,因此在干旱條件下,失水過程也會(huì)非常緩慢,。一片葉子如果放在沙漠里,,也許幾分鐘就會(huì)完全干燥,而地衣失水卻需數(shù)小時(shí),。一旦失水,,普通的高等植物基本就是渴死,而地衣卻能在僅有5%的水分下,,存活數(shù)月,。
干旱常伴隨高溫,但地衣同樣無懼,,一些品種甚至可以在60℃下活三天,。“像鱗網(wǎng)衣就極為耐旱,。曾有人在沙丘中發(fā)現(xiàn)過它,,伸手去摸,竟然燙手,。據(jù)估,,當(dāng)時(shí)它的溫度已超過50℃?!蓖跣烙钫f,。
不能改變世界,就去改變自己,。為了活下去,,地衣從形態(tài)到生理結(jié)構(gòu)一直在變,它們把生存的“不可能”變成了“可能”,,亦給一片片荒原帶去了生命的奇跡,。
“未來,當(dāng)?shù)厍蛏夏茉纯萁撸鼰o法生存時(shí),,地衣在惡劣環(huán)境下拼盡全力活著的技巧,,化腐朽為神奇的力量,能給我們?nèi)祟悗ド膯⑹??!蓖趿⑺烧f。
登陸火星的最優(yōu)選擇
——青藏高原地衣
“從歐航局那次不算成功的實(shí)驗(yàn)看,,我覺得還是‘?dāng) 诹瞬牧线x擇上,。最適合做太空實(shí)驗(yàn),甚至登陸火星的地衣,,可能是生長在青藏高原上的品種,。”王立松說,。
青藏高原,,平均海拔超過4000米,被稱為“地球第三極”,。在那,,高寒缺氧、植被稀疏,、氣候惡劣,,但即便身處那樣的極端環(huán)境,地衣依然爛漫生長:一片樹皮,、一塊巖石,、一寸土壤,每個(gè)不同的生境下,,都有五彩繽紛的地衣類群,。
青藏高原有大量冰川。隨著氣候變暖,,冰川退縮,,留下了裸露的巖石。在這些巖石表面,,最先出現(xiàn),且肉眼可見的生物,,就是地衣,,特別是“麗石黃衣”和“微孢衣”。
王立松指著實(shí)驗(yàn)室一塊巖石材料告訴我,,這塊石頭就來自青藏高原,,上面有三個(gè)地衣物種,“這是麗石黃衣,在冰川末端和高海拔地區(qū)最常見,,橘黃色,、放射狀,在遠(yuǎn)處就能一眼辨識(shí),。這是微孢衣,,因其孢子微小而眾多,故得名,。這是地圖衣,,黃綠色的地衣體,中間黑色的紋路由菌絲構(gòu)成,,這個(gè)物種每年以小于0.2毫米的速率生長,,因此,我們可以通過測(cè)量它的直徑去判斷巖石的年齡,,可用于測(cè)年,。”
王立松對(duì)于青藏高原的地衣物種如數(shù)家珍,,對(duì)地衣的生存本領(lǐng)嘆服不已,。他參加了我國第一次和第二次大規(guī)模青藏高原科考,40年來一直在調(diào)查我國的地衣資源“家底”,??瓶紩r(shí),他總是最早上山,,最晚下山的那位,,在海拔五千米的山頭一待就是幾天。
“地衣能在青藏高原這樣極端的環(huán)境中生存,,自有它的智慧,。”王立松說,。
青藏高原地區(qū)的紫外線可達(dá)最強(qiáng)等級(jí)——5級(jí),。瑞士科學(xué)家曾在《自然》雜志發(fā)表研究成果稱,高劑量紫外線照射,,會(huì)使植物生殖細(xì)胞發(fā)生基因變異,,這意味著紫外線對(duì)植物基因的損害有可能遺傳給下一代,長此以往,,會(huì)導(dǎo)致植物物種不穩(wěn)定,。
但對(duì)于如此高強(qiáng)度的紫外線“殺傷力”,地衣卻并不害怕,。比如麗石黃衣,,它表面鮮艷的橘色,是所含的一種蒽醌類化合物,這種色素存在于地衣的上表面,,可以為地衣吸收多余的紫外線,,就像給自己涂了一層“防曬霜”。再比如微孢衣,,它會(huì)在自己的上皮層中產(chǎn)生色素,,同樣能抵御強(qiáng)紫外線“侵?jǐn)_”,就像給自己打了一把“遮陽傘”,。
“因此,,青藏高原的地衣通常五顏六色,十分艷麗,,其實(shí)都是為了抗衡強(qiáng)輻射,。這可是地衣適應(yīng)極端環(huán)境的標(biāo)志性進(jìn)化表現(xiàn)?!蓖趿⑺烧f,。
對(duì)于在青藏高原生存必需的水,地衣又怎么汲取呢,?王欣宇說:“這跟地衣在南極汲水方式接近,,它能從升華的冰雪中獲取水分,并且能在凍結(jié)的狀態(tài)下進(jìn)行光合作用,?!?/p>
此外,在青藏高原,,隨著海拔的升高,,生境的改變,地衣的多樣性也會(huì)變化,。絕大多數(shù)地衣對(duì)空氣污染的敏感度高于其他高等植物,,被認(rèn)為是做環(huán)境監(jiān)測(cè)的最佳生物材料。
目前,,我國的登陸火星計(jì)劃已進(jìn)入倒計(jì)時(shí),。王立松希望,在未來,,青藏高原的地衣能有機(jī)會(huì)到火星一游,。
“不吃、不喝,、抗寒,、抗熱、抗干,、抗輻射,還有什么生物能比地衣更適合上太空?”王立松堅(jiān)信,,如果人類未來有移居火星計(jì)劃,,肯定會(huì)考慮把地衣帶上去,做“急先鋒”,,讓它去開疆拓土,,適應(yīng)火星的環(huán)境,分化火星的巖石,,創(chuàng)造最原始的土壤,,制造出氧氣,為其他生物創(chuàng)造生存條件,。
“地衣的強(qiáng)大,,常讓我自嘆不如。渺小和宏大總需辯證看待,,在自然面前,,人類真不可妄自尊大?!边@是王立松品出的地衣“哲學(xué)”,。“并不是所有生物都能像溫室里的花草一樣,,享受安逸,。為了在惡劣的環(huán)境中求生,地衣進(jìn)化出了別的物種不曾擁有,,也無法想象的忍耐力,,詮釋了‘適者生存’的法則?!?/p>
地衣還能帶給我們更多的驚喜,,等著看吧。(記者岳冉冉)
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