科学家在寻找外星生命时,为何一定要先找微生物?
2019-12-13 14:59:00 来源:科普中国

  出品:科普中国

  制作:刘明璐(中科院微生物所)

  监制:中国科学院计算机网络信息中心

  浩瀚的宇宙中是否存在外星生命?如果有,ta们长什么样子呢?ta们又是如何生存的?人们对于外星生命的好奇心从未减弱。在各种各样的外星人电影中,人们更是充分发挥想象,展现出千奇百怪、精彩纷呈的外星生命场景。同样的,在科学界,科学家们寻找外星生命的步伐也从未停止。

  

  浩瀚的宇宙 (图片来源:必应)

  1976年,美国宇航局“海盗一号”飞船登录火星后采集了土壤样本,在飞船内置的实验室进行了检测分析,试图利用地球微生物喜欢的有机营养物“激活”样品中“可能存在的生命”,但这并没有获得外星生命存在的确凿结果。

  2005年上映的科幻纪录片《异形星球》中,美国航空航天局(NASA)和英国生物学界的科学家们,通过计算机模拟出了两个可能在银河系中存在的外星天体,并派出探测器进行外星生命的寻找。探测器在登陆外星天体后的第一个任务也是寻找微生物。

  我们不禁想问:为什么科学家们在寻找外星生命时,最先找的总是微生物呢?

  

  图片来源:纪录片《异形星球》截图

  

  探测器发现的水中微生物 (图片来源:纪录片《异形星球》截图)

  微生物是地球上最古老的生命

  地球的年龄大约是46亿年。在32亿年前的地层中,人们发现了细菌的化石,包括铁细菌、蓝细菌等。据此估计,最早的细菌应该在35亿年前就已经出现在地球上。根据生命进化的历程,多细胞复杂的生物都是从单细胞的简单生物进化而来。而微生物作为生命体进化的起始,存在应该最为广泛。人类基因图谱的绘制人——美国生物学家克雷格?文特尔在科幻纪录片《异形星球》中提到,如果没有微生物,就不会有肉眼可见的大型生物。

  

  图片来源:纪录片《异形星球》截图

  自然而然,根据生物进化的历程,科学家们在寻找外星生命时,也就从存在最广泛、且存在可能性最大的微生物寻找开始。

  

  生物进化谱系树 (图片来源:必应)

  微生物在怎样的环境中生存?

  微生物作为肉眼难以观察到的一切微小生物的总称,包含细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生生物、显微藻类等一大类生物群体。据估计,微生物的物种总和要远远超过动植物界的总物种数。微生物拥有这么庞大的物种数,其生存环境更是千奇百怪。科学家们在一些极端的自然环境,如沸腾的温泉、永久冻土、深海热泉等这些看起来并不适宜生物生存的环境中均发现了微生物的存在。

  

  图片来源:中科院微生物研究所

  广袤的宇宙环境中,拥有像地球这样舒适环境的星球少之又少,我们可以推断,在其他环境极其恶劣(如极端高温、低温、强辐射等)的星球中只有像微生物这样生命力十分顽强的生命体才可能存活下来。

  据媒体报道,今年4月份以色列的探测器在月球表面坠毁,其携带的微型动物水熊极有可能已在月球上幸存。水熊虫是一种可以在极端温度、辐射和真空环境下存活,是地球上已知的生命力最强的生物。这也进一步说明了在地球以外的星球上极有可能生活着微生物。

  只有1毫米大小的水熊虫 (图片来源:国家地理中文网)

  外星生命寻找中如何探测微生物呢?

  美国科学院国家研究委员会曾发布报告:呼吁科学家们多用显微镜而不是望远镜来寻找外星生命,科学家应该先在地球上对极端微生物做更多的研究,从而为发现外星生命提供更多的线索。

  随着对极端微生物的不断研究,科学家们发现了越来越多令人激动的微生物,比如在1600多米深的大洋底,存在着完全无需光合作用就能生存的微生物;在地面下8000米深的南非金矿腹心地带生活的细菌,可以通过岩石的放射性来获取能量;美国犹太沙漠地下几英寸处发现了可以产生甲烷的微生物……种种发现都表明,科学家们寻找外星生命时不应仅仅局限于探测星球中是否存在氧气,探测外星球中是否有大量甲烷和二氧化碳或许是另一种更好的方式。

  其实中国的极端沙漠、智利阿塔卡马沙漠、美国犹太沙漠以及南极洲的一些沙漠等极端沙漠环境与火星上的环境十分相似。最近发表在《科学报告》期刊上的一篇研究中提到:通过研究智利阿塔卡马沙漠环境中微生物的传播方式发现,曾经或现在存在于火星上的微生物可能通过风沙运输,穿越到地球上,并找到合适的栖息地来繁衍生长。

  智利阿塔卡马沙漠 (图片来源:必应)

  外星生命的寻找充满希望

  科学家们相信,极端微生物是地球留给人类独特的生物资源和极其珍贵的科研素材。在极端微生物中发现的机理,将会成为人类在太空中寻找外星生命的理论依据。

  虽然目前科学家们对于外星生命的寻找还处于最开始的探索阶段,但随着科技的进步,以及极端微生物相关研究的发展,我们相信,科学家们会在宇宙寻找外星生命的研究上取得突破!

  这不仅仅是人类对于未知世界的探索,更是为了帮助人类更加深刻地理解自身,及人类自身所处的环境。

  参考文献:

  1.刘声远. 寻找外星生命新指南[J]. 大自然探索, 2009(11):12-19.

  2.郑永春. 为什么要寻找外星生命[J]. 中国科技教育, 2017(7):72-73.

  3.文科普. 让细菌帮我们寻找外星生命[J]. 科学大观园, 2017(2):58-58.

  4.黄永明. 用显微镜寻找外星生命[J]. 科技导报, 25(0716).

  5.AZUA-BUSTOS A, GONZALEZ-SILVA C, FERNANDEZ-MARTINEZ M A, et al. Aeolian transport of viable microbial life across the Atacama Desert, Chile: Implications for Mars [J]. Sci Rep-Uk, 2019, 9.

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