这种植物失水98%还能存活，更神奇的是，它还有望在火星上存活

近期，中国科学院新疆生态与地理研究所科研团队在《创新》（The Innovation）期刊上发表了一项振奋人心的研究成果，揭示了沙漠植物“齿肋赤藓”（Syntrichia caninervis）令人惊叹的生存能力。这种看似不起眼的小生命，竟可能成为人类拓殖火星的“得力助手”！

这项突破性研究不仅刷新了我们对生命极限的认知，更为人类未来的星际移民计划带来了希望。让我们跟随中国科学家的脚步，一起认识这位来自地球最干旱角落的“绿色精灵”。

该项研究荣登当期杂志封面。图片来源：参考文献[2]

齿肋赤藓的奇妙世界

在地球的极端环境，生命在顽强地生长。贫瘠的沙漠，干燥高温，却奇迹般的孕育出了一种极端环境植物——齿肋赤藓。

齿肋赤藓的分布。图片来源：参考文献[2]

看似了无生机的荒漠沙海中，如果突然出现了一片绿意盎然的“地毯”，那它们很可能就是生物土壤结皮（BSC），而齿肋赤藓就是其中的主角之一，与其他微生物组成了一个微型生态系统，形成了沙漠中的“绿洲”。

齿肋赤藓不仅能在沙漠中维持自身生存，还在默默改变着周围环境。它们就像天然“海绵”一般，能够吸收和储存稀少的水分。同时，它们还是沙漠中的“建筑师”，通过分泌物将松散的沙粒黏合在一起，以此增加土壤的稳定性。更神奇的是，这些小小的植物还是沙漠中的“氮肥厂”，能够固定大气中的“氮”，为贫瘠的沙漠土壤注入养分。

古尔班通古特沙漠中的齿肋赤藓群落。图片来源：参考文献[2]

生存“艺术家”：齿肋赤藓的极限适应力

如果把生命过程比喻成一场艺术表演，那么齿肋赤藓堪称这场表演中的“杂技大师”，展示着一系列“惊心动魄”的生存技巧。让我们来看看这位“生存艺术家”的几项绝活：

脱水魔术

人类身体如果失去98%的水分，后果无法想象。但齿肋赤藓却能够耐受自身98%以上的细胞脱水，这时，细胞会迅速合成特殊的糖类和蛋白质，形成一层保护膜，将细胞核等重要结构包裹起来，如同给细胞穿上了一件“防脱水外套”。更令人称奇的是，它只需要一滴水，就能在几秒钟内“复活”，恢复光合作用和其他生理活动。

齿肋赤藓脱水后迅速恢复。图片来源：参考文献[2]

冰冻时光胶囊

你能想象-80℃冰柜里的生命状态，或者在-196℃的液氮中浸泡一个月的生存状态吗？对齿肋赤藓来说，这都不是问题！它能在这种极端低温环境下进入“冬眠”，等到条件适宜时再次苏醒。在一般恶劣环境下，齿肋赤藓能迅速调整自身代谢状态；在不利环境条件下，它可以关闭大部分代谢活动，将能量集中于维持基本生存上。

辐射防护衣

在我们的世界里，5000Gy的伽马辐射足以让大多数生物无法存活，但齿肋赤藓却能耐受5000Gy以上伽马辐照。面对强辐射，齿肋赤藓会产生大量抗氧化物质，如类胡萝卜素和黄酮类化合物，这些物质形成了一个强大的抗氧化防御网，就像给植物细胞装上了一层“防护罩”，保证其在核辐射风暴中“屹立不倒”。此外，齿肋赤藓还拥有一套高效的DNA修复系统，能快速识别并修复受损DNA，就像一支24小时待命的“DNA急救队”。

火星生存秀

如果把齿肋赤藓放在火星模拟环境中会怎样？在面对缺氧、极度干燥、低温和强紫外线辐射条件时，这个小小的生命体却展现出了惊人的韧性。它不仅能存活，还能再生出新的植株，就像一个微型的“火星特种兵”，随时准备在红色星球“开疆拓土”。

此外，齿肋赤藓的基因组也具有超强的可塑性，它能根据环境压力快速激活或抑制某些基因的表达，正是这种表达弹性能让它更好地适应各种极端环境。

齿肋赤藓的众多惊人“本领”。图片来源：参考文献[2]

星际“拓荒者”：齿肋赤藓的地外潜力

当我们把目光投向浩瀚宇宙，思考人类如何在其他星球上建立家园时，齿肋赤藓可能会成为我们的“得力助手”，它在极端环境下的生存能力使其成为理想的“星际拓荒者”。

想象一下，在火星表面的生态舱里，一片齿肋赤藓正在默默生长，它们不仅能适应恶劣的生存环境，还能逐步改变周围的土壤结构，为其他植物的生长创造条件，就像“绿色先锋”一般，为人类的“移民大业”铺平道路。

齿肋赤藓可能会成为火星的微型“氧气工厂”。这些小小的植物通过光合作用产生氧气，为未来的火星基地提供宝贵的生命之源。同时，它们还能固定大气中的二氧化碳，为火星的大气改造贡献力量。

齿肋赤藓还可能成为火星的“生物指示剂”。科学家们通过观察它们的生长情况，能更好了解火星的环境特征，为后续生命探索和环境改造提供重要参考。

用以模仿地外环境的实验装置。图片来源：参考文献[2]

齿肋赤藓的研究意义

研究齿肋赤藓不仅对地外探索有重要意义，还对我们认识地球生命起源与演化有深远影响。它向我们展示了生命的韧性和适应性，让我们对生物可能存在的极限有了新的认识。这项研究还为我们应对地球环境变化挑战提供了灵感。例如，可以将齿肋赤藓独特的抗旱机制应用于沙漠化治理，其固定、改善土壤环境的能力为科学家培育抗旱作物提供了新思路。

脱水、吸水、冻结状态下的齿肋赤藓（从左至右）。图片来源：参考文献[2]

此外，研究齿肋赤藓也为我们探索生命起源提供了新视角。它对环境的极限适应能力引发我们思考：早期的地球环境可能比我们想象的还要恶劣，可生命却能在这样的极端环境中顽强地萌芽、进化。微小如齿肋赤藓，即使是最不起眼的生命，也可能蕴含着意想不到的潜能。珍爱地球生命，说不上哪一种生物在某一天会被发现，可能会成为推动人类未来发展的关键一环。

我们期待这位来自沙漠的“绿色精灵”，能在遥远的外星绽放生命奇迹。

参考文献

[1] Keith Cowing， The Extremotolerant Desert Moss Syntrichia caninervis Is A Promising Pioneer Plant For Colonizing Extraterrestrial Environments.

[2] Xiaoshuang Li et. al., The extremotolerant desert moss Syntrichia caninervis is a promising pioneer plant for colonizing extraterrestrial environments.

策划制作

出品丨科普中国

作者丨郭菲 烟台大学

监制丨中国科普博览

责编丨董娜娜

审校丨徐来 林林