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新疆發現首個有望在火星存活的植物

2024年07月06日12:54 | 來源:人民網
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人民網烏魯木齊7月6日電 (記者陳新輝)“這種植物失水98%照樣可以活下來,更神奇的是,給它一滴水馬上就會復蘇。”7月5日,中國科學院新疆生態與地理研究所公布一項重大發現:一種名為“齒肋赤蘚(Syntrichia caninervis)”的沙漠苔蘚,在復合多重逆境的火星模擬條件下(650±30 Pa,-60°C ~20°C,95%CO2,多種UV輻射),該蘚仍能存活並在恢復適宜環境后再生出新的植株。這也是高等植物在火星模擬條件下存活的首次公開發現。

極端環境生物是生命的奇跡,代表著生命對環境的極限適應能力。中國科學院新疆生態與地理研究所張道遠研究員和張元明研究員團隊聚焦於沙漠極端環境的“先鋒物種”——齒肋赤蘚,通過科學實驗,首次系統証明該蘚能耐受自身98%以上的細胞脫水實現“干而不死”、耐受-196°C超低溫速凍實現“凍而不死”、耐受超過5000Gy伽馬輻射實現“照而不死”,且能夠快速實現復蘇、變綠並恢復生長,具有非凡的復原力。

齒肋赤蘚是新疆古爾班通古特沙漠生物土壤結皮的優勢種,通過保水固沙、促進碳氮循環、改善土壤肥力等改善土壤及大氣環境,利於其他荒漠植物的定居及存活。

“這些數據是目前所報道植物可耐受特殊環境的極限,刷新了對極端生物環境耐受性的認知。”張道遠研究員在介紹此次研究成果時說,“劉慈欣寫的《三體》中,三體人在沒水的時候,完全是一個紙片人,有水立馬就復蘇了,我覺得劉慈欣是很懂科學的。這種極端耐干苔蘚也可通過自然演替過程‘改造’環境,進行它的星際拓荒之旅。”

論文作為The Innovation期刊第五卷第四期封面發表。中國科學院新疆生態與地理研究所供圖

該研究成果以《The extremotolerant desert moss Syntrichia caninervis is a promising pioneer plant for colonizing extraterrestrial environments》(《耐極端環境的沙漠苔蘚——齒肋赤蘚,具備外星環境生存能力的首個植物》)為題,7月初作為封面文章發表於國際高影響力期刊The Innovation(IF: 33.2)上,中國科學院新疆生態與地理研究所李小雙研究員為論文第一作者,張道遠研究員、張元明研究員和匡廷雲院士為論文通訊作者。

齒肋赤蘚在模擬火星環境下能夠存活。中國科學院新疆生態與地理研究所供圖

那麼,這種苔蘚是如何做到“干而不死”“凍而不死”“照而不死”的呢?研究團隊發現,齒肋赤蘚的葉片重疊,可以減少水分蒸發,葉頂端白色的芒尖還能反射強烈的陽光﹔芒尖發育結構創新性實現了“自上而下”吸水模式,這是一種極其高效的從大氣中集水-輸水的智慧裝置﹔在生理和代謝層面,它能夠在逆境中進入一種選擇性代謝休眠狀態,還能在逆境解除后迅速提供恢復所需的能量。

這一發現讓李小雙及團隊開始思考,這種植物在更加極端的環境中,比如火星,是否也能展現出同樣的生命力?

該研究團隊著眼於齒肋赤蘚,探索它在模擬火星環境中的生存和恢復能力。實驗結果表明,齒肋赤蘚不僅能在極度干燥和低溫環境中保持生命力,還能在強輻射和低氧環境中展現出驚人的適應能力。

“這是一項跨越星際的科學探索,更是將科學與夢想相結合,創造未來地外理想新家園的嘗試。”李小雙認為,齒肋赤蘚的這些特性使得荒漠蘚成為未來火星綠化和生態系統建設的理想候選植物,可為人類探索外太空、打造宜居星球提供靈感,並為開拓地外新家園提供理想“利器”。

論文圖文摘要。中國科學院新疆生態與地理研究所供圖

基於齒肋赤蘚的極端環境耐受性,該項目團隊后續將進一步開展地外星球航空器搭載實驗,實時監測微重力及多種電離輻射逆境下該物種的生存響應及適應能力,並解析其生理及分子基礎,探尋關鍵的生命耐受調控密碼,為未來齒肋赤蘚向外太空拓殖應用奠定基礎。

(責編:陳新輝、楊睿)

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