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,我國的登陸火星計劃已進(jìn)入倒計時。地衣專家王立松希望,在未來,青藏高原的地衣能有機會到火星一游,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”這個詞做了拖音,大聲呼喚他。
王立松從辦公室快步走向隔壁實驗室,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的論文?”我?guī)е荒X子問號去找王立松,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,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,這就是當(dāng)時這份期刊請我審的論文,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“機遇號”火星探測器在“鷹坑”地區(qū)執(zhí)行任務(wù)時,竟然在一片巖層處拍到了數(shù)千個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,像沖著某個光源進(jìn)行光合作用。此外,“機遇號”還拍到了在無風(fēng)情況下,12個球形“生命”冒出土壤,另外11個“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)域一個專業(yè)學(xué)術(shù)詞匯——羊角淡盤衣?!安豢伤甲h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),是青藏高原的一個常見物種,在歐洲亦有廣泛分布。
講到這,王立松停住了,他點開自己的地衣數(shù)據(jù)庫,找出了自己在青藏高原拍攝的羊角淡盤衣照片。對照著“機遇號”拍的圖片,我呆住了?!翱陀^來說,這些火星表面的疣狀凸起,從形狀、外觀確實與‘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“同行評議”的方法評估論文的科學(xué)性。針對每篇來稿,期刊會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。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)時邀請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)隊的觀點很鮮明——火星上是否有生命,目前無法判斷,只有看到真實的火星實物材料,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。
半個月后,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)它們在24小時內(nèi)竟重新恢復(fù)了代謝活性,全部存活!彼時,興奮的歐航局對外宣布——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)行了類似實驗,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地衣遨游太空計劃,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。這回,他們要讓地衣的太空“旅行”延長到18個月。
“地衣成為首個進(jìn)行長期宇宙環(huán)境暴露實驗的真核生物!”王欣宇說。2015年,當(dāng)這批地衣重返地球時,科學(xué)家發(fā)現(xiàn),結(jié)果出現(xiàn)了兩個極端——“麗石黃衣”活了下來,并獲得了“地球上最頑強生命”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。
這次實驗,雖然測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。
“從歐航局這幾次實驗看,我們可得出推論:地衣在極端環(huán)境,如極寒、極高、缺氧、極干、強輻射下是可以生存的。”王欣宇解釋道:首先,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特的化合物,能吸收強烈的宇宙射線。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、動物繁衍,創(chuàng)造了一個最基本的條件,所以我們也稱它為元老級‘先鋒生物’。”王立松從不吝夸贊地衣的“江湖地位”。
“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,就可以為高等植物扎根提供可能。
強過“貝爺”無畏禁區(qū)
地衣才是“生存強者”
“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℃,測到過的最低氣溫零下89.6℃。在這樣的低溫中,鋼鐵會變得像玻璃一般脆;如果把一杯水潑向空中,落下的是一片冰晶。
在那里,冰雪會反射大量太陽輻射,加之空氣稀薄、紫外線強,一般植物難以生存,而地衣卻不懼嚴(yán)寒,生機勃勃。
“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)者曾測到過零下17℃時,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’的時光,在沒有冰雪覆蓋的短時間內(nèi),它會爭分奪秒進(jìn)行光合作用。而當(dāng)完全被雪覆蓋后,它就會進(jìn)入‘休眠’模式,體內(nèi)自動代謝,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,南極地衣還有強烈的“開拓奉獻(xiàn)”精神。它們在生長時,會積累環(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?!暗匾率窃跒橥檫M(jìn)入南極積累‘物資’,同時,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’?!蓖跣烙钫f。
——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?!翱扇绻?xì)心觀察,就會在一些石塊上發(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?!蓖趿⑺烧f。
由于地衣表面沒有氣孔,因此在干旱條件下,失水過程也會非常緩慢。一片葉子如果放在沙漠里,也許幾分鐘就會完全干燥,而地衣失水卻需數(shù)小時。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?!跋聍[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?,生命無法生存時,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驗看,我覺得還是‘?dāng) 诹瞬牧线x擇上。最適合做太空實驗,甚至登陸火星的地衣,可能是生長在青藏高原上的品種?!蓖趿⑺烧f。
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”。
王立松指著實驗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。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,我們可以通過測量它的直徑去判斷巖石的年齡,可用于測年?!?/p>
王立松對于青藏高原的地衣物種如數(shù)家珍,對地衣的生存本領(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”。科考時,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?!蓖趿⑺烧f。
青藏高原地區(qū)的紫外線可達(dá)最強等級——5級。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,會使植物生殖細(xì)胞發(fā)生基因變異,這意味著紫外線對植物基因的損害有可能遺傳給下一代,長此以往,會導(dǎo)致植物物種不穩(wěn)定。
但對于如此高強度的紫外線“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,它會在自己的上皮層中產(chǎn)生色素,同樣能抵御強紫外線“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,其實都是為了抗衡強輻射。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,地衣的多樣性也會變化。絕大多數(shù)地衣對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)測的最佳生物材料。
目前,我國的登陸火星計劃已進(jìn)入倒計時。王立松希望,在未來,青藏高原的地衣能有機會到火星一游。
“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?”王立松堅信,如果人類未來有移居火星計劃,肯定會考慮把地衣帶上去,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)”?!安⒉皇撬猩锒寄芟駵厥依锏幕ú菀粯樱硎馨惨?。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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