偷渡上太空的细菌,感染性远超出我们想象

与空间探测这个难题对比,NASA和其他航空局所面临的更大的难题是预防人类所探访的外星世界被污染;也就是说,我们要确保在地球上建造的航空器中隐藏的微生物偷渡者不对地外生命构成危害。正是基于这些原因,火星巡游者不能再任意探寻火星上的每个角落,朱诺号木星探测器终将止步于有潜在生命迹象的木卫二的千里之外。

来自NASA Ames研究中心的微生物学家David J. Smith 在月刊The Atlantic中说道,“如果一直有活性生物被源源不断地送往火星,我们就要确保地球污染物是否会开始传播和控制环境。”对于那些已成功蔓延至地球平流层的微生物,他带领科研团队评估其生存预期。但是,考虑到这些预期不一定准确,人们对存活在太空中的地球生物的关切是非常必要的。

图片来源:NASA

为模拟火星的极寒极干环境,科研团队用科研气球把极抗拉裂的SAFR-032细菌样本(短小芽孢杆菌)发射到海拔为31千米(19.3英里)的地方。其中4千万的细菌样本被存入NASA的E-MIST气球匣子中,目的是观察在没有保护气体的情况下,SAFR-032在类火星环境中会发生什么。“有点像噩梦的情节那样,我们故意投放了高度集中的细菌群体,就是想更好地观察它们会有什么反应,” Smith说。

除了平流层的极端天气状况,位于此海拔的生物还要承受猛烈的宇宙辐射——事实证明,这就是SAFR-032的最致命因素。

在31千米(19.3英里)的海拔经历八小时的太阳紫外线辐射后(比得上火星上所接收的紫外线量),大部分的微生物已彻底毁灭。“数周后,细菌样本被带回实验室,我们看到99.9%的细菌都被杀死了,” Smith说。

就保卫火星未来安全的使命来说——或要明确目前的登陆(包括火星巡游者)并未对行星上的潜在生物体构成危害来说,这实属一种胜利。

“实验结果表明,倘若带有污染性的航空器能在火星上直接接收太阳光射,大部分地球细菌在第一天内就会失去活性,” Smith说,“让航空器好好接受阳光浴,顺便帮火星保持原始状态吧!”

然而,紫外线只能杀死大部分的微生物,而不是全部——平流层的4千万个细菌中,有267个存活下来了。

当SAFR-032遇到高压环境,它们能够进入防护的休眠阶段,名为内生孢子。高压环境过后,这267个细菌会从休眠状态中醒过来。

从某些方面来说,这并不使人讶异。毕竟大家都知道SAFR-032具有极强的抗紫外线性,它能够长期存活于太空中(起码能起码在阴凉处存活)。国际空间站的一个实验表明它能够存活18个月。

然而,另一个隐患是:在E-MIST的实验中,科研人员专门把细菌暴露在太阳射线之下,火星巡游者及其他航空器的角落和裂缝将成为微生物躲避紫外线的黑暗区域。

在NASA的E-MIST气球实验中的细菌样本。图片来源:NASA

“人们制造这些航空器的目的不是为了杀死紫外线微生物。”来自SETI研究所的宇航生物学家,John Rummel说。他并未参加此次研究。

“科学家使用更接近实际航空器的表面或结构进行实验,虽然这些表面或结构为微生物学家的统计带来困难,但使用它们的确能够提供更为准确的偷渡细菌存活率,” Rummel说。

在这些研究中,最值得关注的一点是:与留在地面的控制组对比,存活于平流层的微生物的DNA发生了轻微的变化。目前,科研人员还不确定这些变化是如何发生的、这些变化是否会影响基因表达。但他们不可否认的是,平流层中有着某种东西影响着微生物的存活,这种东西也许也存在于类似火星的其他地方。

NASA先前的研究也表明存活于国际航空站外的SAFR-032样本也发生了基因变化——它们后代的抗紫外线性更强了。

“特别有趣的是,在国际航空站实验中存活下来的微生物也对抗生素产生抵抗性,” Smith在月刊The Atlantic的采访上说。

为了解决这些问题,科研人员还需要进行一系列的研究。在直射充足的情况下,虽然紫外线能够杀死这种地球超强细菌,但杀菌效果明显没有达到100%。

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