地球最干沙漠發(fā)現(xiàn)微生物

一項(xiàng)新的研究證實(shí)，一種耐寒的細(xì)菌群落竟然可以在智利的阿塔卡瑪沙漠——這個(gè)地球上最干燥、最不適宜居住的環(huán)境下存活10年，并且是在沒有水的前提下。這項(xiàng)工作應(yīng)該能夠平息許多人的疑慮，因?yàn)橹坝嘘P(guān)這個(gè)遙遠(yuǎn)地區(qū)存在微生物的證據(jù)多來自于瞬態(tài)的微生物。而且，由于這個(gè)地方的土壤與火星上的土壤非常相似，因此這些沙漠居民可能會(huì)給那些在那顆紅色星球同樣充滿敵意的表面尋找生命的科學(xué)家?guī)硐Ｍ?/p>

這項(xiàng)研究工作“很好地證明了這些生物確實(shí)在那里生活”。并未參與該項(xiàng)研究的美國(guó)圖森市亞利桑那大學(xué)環(huán)境微生物學(xué)家Julie Neilson說。阿塔卡瑪沙漠可能對(duì)我們來說是不適宜居住的，但是對(duì)于這些生物而言，“這是它們的生態(tài)系統(tǒng)”，她說。

阿塔卡瑪沙漠從智利太平洋海岸向內(nèi)陸延伸1 000 km，降雨量每年不足8 mm。這里幾乎沒有什么降水，同時(shí)也幾乎沒有什么風(fēng)化作用，所以隨著時(shí)間的推移，此處的地表形成了一層堅(jiān)硬的鹽層，進(jìn)一步抑制了那里的生命活動(dòng)。

Neilson說：“你可以開車100 km而不會(huì)看到任何像草葉一樣的東西。”盡管她和其他人在那里發(fā)現(xiàn)了一些細(xì)菌，但許多生物學(xué)家認(rèn)為，這些微生物并不是全職居民，而是被風(fēng)吹來的，在那里它們死得很慢。

這并沒有阻止德國(guó)柏林技術(shù)大學(xué)的天體生物學(xué)家Dirk Schulze-Makuch?！拔蚁矚g去那些人們說什么都沒有的地方?！彼f，“我們決定采取一種鳥槍法，把所有的新的分析方法都用于那里可能有的每一種東西——真菌、細(xì)菌、病毒?！?/p>

Schulze-Makuch和他的團(tuán)隊(duì)在3年多的時(shí)間里在從海岸向東到最干燥的地方的8個(gè)地點(diǎn)采集了阿塔卡瑪沙漠的樣本。在2015年創(chuàng)紀(jì)錄的降雨之后，他們第一次收集了材料；然后于2016年和2017年在一些地方收集了樣本。

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研究人員對(duì)一種已知的能夠區(qū)分微生物物種的基因進(jìn)行了測(cè)序，以確定在這些樣品中存在哪些微生物，甚至還能找到一些完整的基因組。研究人員還做了一個(gè)測(cè)試，以便確定從完整的活細(xì)胞中提取的脫氧核糖核酸(DNA)的比例。最后，他們?cè)u(píng)估了細(xì)胞活動(dòng)的數(shù)量、三磷酸腺苷(ATP，一種為這種活動(dòng)提供燃料的分子)的數(shù)量，以及由這些活動(dòng)所導(dǎo)致的副產(chǎn)品(包括脂肪酸和蛋白質(zhì)模塊)的數(shù)量。這些都是生命存在的額外證據(jù)。

Schulze-Makuch和同事在2月26日出版的美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院院刊》上發(fā)表報(bào)告稱，沿海地區(qū)的樣本中含有最多數(shù)量的微生物，并且其多樣性也最豐富。但在2015年，即使在最干燥的地方也有生命跡象。Neilson說：“在降雨事件發(fā)生后，發(fā)生了大量生命活動(dòng)和細(xì)胞復(fù)制。”

研究人員指出，總的來說，在雨季和干旱年份，海岸地區(qū)都是最適宜生命存在的。通常而言，ATP的數(shù)量是內(nèi)陸地區(qū)的1 000倍，而分解產(chǎn)物的數(shù)量也遵循了類似的趨勢(shì)。這些基因組也表明，至少有一些細(xì)菌能夠在沿海地區(qū)或其他地方繁殖。

在接下來的兩年里，這些地區(qū)大部分都是干旱的，上述數(shù)量在各地都下降了，尤其是在最干旱地區(qū)。到2017年，大多數(shù)地方的生命跡象幾乎都消失了，在最干燥的地方，完整DNA的數(shù)量?jī)H為正常情況的十萬分之一。Schulze-Makuch指出，仍有一些細(xì)菌繼續(xù)在地下25 cm處茁壯成長(zhǎng)。

在他們的調(diào)查中，研究人員只識(shí)別了那些DNA與微生物數(shù)據(jù)庫(kù)中DNA相似的細(xì)菌。所以他們?cè)诎⑺ì斏衬l(fā)現(xiàn)的細(xì)菌在某種程度上都是很熟悉的。在潮濕的年份，沿海地區(qū)的細(xì)菌與典型的沙質(zhì)土壤微生物群落相似。來自干燥地區(qū)的DNA主要是在非常干燥的沙漠或鹽沼中發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌。它們很可能存活下來，就像那些勉強(qiáng)度日的孢子或細(xì)胞。

這些生物可能會(huì)無限期地休眠，這使得Neilson和Schulze-Makuch推測(cè)，有一些生物也能夠在火星上做同樣的事情，也許是在晚上的降雪中。因此，Schulze-Makuch說，阿塔卡瑪沙漠“可以作為火星的一個(gè)研究模型”。