这个剧毒的湖泊可以向我们展示生命是如何在火星上生存的

这个剧毒的湖泊可以向我们展示生命是如何在火星上生存的

火星上寻找生命并非易事。这颗红色星球不仅难以到达,而且正如我们所知,它非常不适合生命存在。

然而,地球上有些地方可以向我们展示生命是如何在火星上生存的——如果不是现在,那么在地球 45 亿年历史的某个其他时间点。像沙漠这样的地方,你可能会想,你是对的;但火星远不止沙漠。

科学家们研究了在地球上最荒凉的地方之一以某种方式生存的微生物:哥斯达黎加火山口中的一个炎热、有毒、酸性的湖泊。这些极端微生物适应其恶劣环境的方式可以向我们展示微生物曾经如何生活在更年轻、更潮湿、更火山的火星上。

科罗拉多大学博尔德分校的天体生物学家贾斯汀·王说: “我们的一个主要发现是,在这个极端的火山湖中,我们只检测到了几种微生物,但它们可能有多种生存方式。”

“我们相信它们是通过在火山喷发时在湖边生存来做到这一点的。这时候拥有相对广泛的基因将是有用的。”

该湖被称为 Laguna Caliente(字面意思是“热湖”),位于哥斯达黎加活跃的波阿斯火山的火山口中。它是世界上酸性最强的湖泊之一,底部漂浮着一层液态硫磺,经常产生局部酸性雨和雾。此外,水中充满了有毒金属。它并不完全充满生活。

然而,它也不是完全无人居住。2013 年,由科罗拉多大学博尔德分校领导的一个研究小组发现,在湖中存活着一种微生物,来自嗜酸菌属或“酸性爱好者”,它们生活在酸性环境中,并且有许多允许他们这样做的基因。

波阿斯火山继续发出隆隆声,并在 2017 年爆发性爆发。自然地,一组研究人员决定重新访问 Laguna Caliente,以了解正在进行的火山活动如何影响他们在 2013 年确定的微生物群落,特别是因为火山爆发有可能对湖泊进行消毒。

研究人员从湖泊、硫块和湖底的沉积物中采集样本,并对它们进行基因测序和宏基因组“猎枪”测序,以确定可能潜伏在其中的任何生物。令人惊讶的是,不仅嗜酸菌仍然存在,少数其他微生物物种也存在。

Acidiphilium是在湖中发现的主要物种,但它们都具有显着的生存适应能力。研究小组发现,这些细菌具有可能赋予耐酸和耐热基因的基因——这在可以达到沸腾温度的环境中至关重要。

此外,这些生物体具有大量基因,使它们能够代谢各种可能对其他人有毒的物质。这些物质包括硫、铁和砷。它们还具有固碳基因,使植物能够将碳转化为有机化合物;并且似乎能够处理简单和复杂的糖,以及可用于能源和碳匮乏时期的生物塑料颗粒。

“我们预计会发现很多基因,但考虑到湖泊的生物多样性低,我们没想到会有这么多,”王说。“这真是一个惊喜,但它绝对优雅。这就是生活在活跃的火山口湖中适应生活的方式,这是有道理的。”

热液环境越来越引起天体生物学家的兴趣。设法在这些极端地方繁衍生息的生物通常不依赖阳光生存,而是利用化学反应产生能量。这意味着它们可以为可能在远离太阳的其他地方发现的生态系统提供模拟,例如土星和木星的隐藏的海洋冰卫星。

但科学家们也认为,地球上的生命可能起源于深水热环境,因为它可以安全地免受年轻太阳强烈的紫外线辐射,同时含有生命产生火花所必需的所有成分。也许当火星更年轻、更潮湿、火山更活跃时,那里的热液环境也可能激发生命。

“我们的研究为‘地球生命’如何存在于火星的热液环境中提供了一个框架,”王说。

“但是火星上是否曾经存在过生命,以及它是否类似于我们这里的微生物仍然是一个大问题。我们希望我们的研究能够引导对话优先在这些环境中寻找生命迹象。”

该团队的研究已发表在《天体生物学前沿》上。

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