作者:赵熙熙 来源:中国科学报 发布时间:2018/2/28 9:12:20
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地球最干沙漠发现微生物
有望成为火星研究模型

 

本报讯 一项新的研究证实,一种耐寒的细菌群落竟然可以在智利的阿塔卡玛沙漠——这个地球上最干燥、最不适宜居住的环境下存活10年,并且是在没有水的前提下。这项工作应该能够平息许多人的疑虑,因为之前有关这个遥远地区存在微生物的证据多来自于瞬态的微生物。而且,由于这个地方的土壤与火星上的土壤非常相似,因此这些沙漠居民可能会给那些在那颗红色星球同样充满敌意的表面寻找生命的科学家带来希望。

这项研究工作“很好地证明了这些生物确实在那里生活”。并未参与该项研究的美国图森市亚利桑那大学环境微生物学家Julie Neilson说。阿塔卡玛沙漠可能对我们来说是不适宜居住的,但是对于这些生物而言,“这是它们的生态系统”。她说。

阿塔卡玛沙漠从智利太平洋海岸向内陆延伸1000公里,降雨量每年不足8毫米。这里几乎没有什么降水,同时也几乎没有什么风化作用,所以随着时间的推移,此处的地表形成了一层坚硬的盐层,进一步抑制了那里的生命活动。

Neilson说:“你可以开车100公里而不会看到任何像草叶一样的东西。”尽管她和其他人在那里发现了一些细菌,但许多生物学家认为,这些微生物并不是全职居民,而是被风吹来的,在那里它们死得很慢。

但这并没有阻止德国柏林技术大学的天体生物学家Dirk Schulze-Makuch。“我喜欢去那些人们说什么都没有的地方。”他说,“我们决定采取一种鸟枪法,把所有的新的分析方法都用于那里可能有的每一种东西——真菌、细菌、病毒。”

Schulze-Makuch和他的团队在3年多的时间里在从海岸向东到最干燥的地方的8个地点采集了阿塔卡玛沙漠的样本。在2015年创纪录的降雨之后,他们第一次收集了材料;然后于2016年和2017年在一些地方收集了样本。

研究人员对一种已知的能够区分微生物物种的基因进行了测序,以确定在这些样品中存在哪些微生物,甚至还能找到一些完整的基因组。研究人员还做了一个测试,以便确定从完整的活细胞中提取的脱氧核糖核酸(DNA)的比例。最后,他们评估了细胞活动的数量、三磷酸腺苷(ATP,一种为这种活动提供燃料的分子)的数量,以及由这些活动所导致的副产品(包括脂肪酸和蛋白质模块)的数量。这些都是生命存在的额外证据。

Schulze-Makuch和同事在2月26日出版的美国《国家科学院院刊》上发表报告称,沿海地区的样本中含有最多数量的微生物,并且其多样性也最丰富。但在2015年,即使在最干燥的地方也有生命迹象。Neilson说:“在降雨事件发生后,发生了大量生命活动和细胞复制。”

研究人员指出,总的来说,在雨季和干旱年份,海岸地区都是最适宜生命存在的。通常而言,ATP的数量是内陆地区的1000倍,而分解产物的数量也遵循了类似的趋势。这些基因组也表明,至少有一些细菌能够在沿海地区或其他地方繁殖。

在接下来的两年里,这些地区大部分都是干旱的,上述数量在各地都下降了,尤其是在最干旱地区。到2017年,大多数地方的生命迹象几乎都消失了,在最干燥的地方,完整DNA的数量仅为正常情况的十万分之一。但Schulze-Makuch指出,仍有一些细菌继续在地下25厘米处茁壮成长。

在他们的调查中,研究人员只识别了那些DNA与微生物数据库中DNA相似的细菌。所以他们在阿塔卡玛沙漠发现的细菌在某种程度上都是很熟悉的。在潮湿的年份,沿海地区的细菌与典型的沙质土壤微生物群落相似。来自干燥地区的DNA主要是在非常干燥的沙漠或盐沼中发现的细菌。它们很可能存活下来,就像那些勉强度日的孢子或细胞。

这些生物可能会无限期地休眠,这使得Neilson和Schulze-Makuch推测,有一些生物也能够在火星上做同样的事情,也许是在晚上的降雪中。因此,Schulze-Makuch说,阿塔卡玛沙漠“可以作为火星的一个研究模型”。

阿塔卡玛沙漠是南美洲西海岸中部的沙漠地区,在安第斯山脉和太平洋之间南北绵延约1000千米,总面积约为18.13万平方千米,主体位于智利境内,也有部分位于秘鲁、玻利维亚和阿根廷。在副热带高气压带下沉气流、离岸风和秘鲁寒流综合影响下,阿塔卡玛沙漠成为世界最干燥的地区之一,被称为世界的“干极”,且在大陆西岸热带干旱气候类型中具有鲜明的独特性,形成了沿海、纵向狭长的沙漠带。(赵熙熙)

《中国科学报》 (2018-02-28 第2版 国际)
 
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