莫哈韦地衣不惧致命辐射——生命能否在遥远系外行星繁衍生息

这项新研究发表于6月12日的《天体生物学》期刊，证明在莫哈韦沙漠发现的地衣可在先前被认为致命的太阳辐射水平下存活3个月。常见的地衣物种花斑唇衣（Clavascidium lacinulatum）虽受到损伤，但能够恢复并复制。结果表明，光合生物可能在暴露于强太阳辐射的行星上生存。

"这项研究的动机源于一个奇特现象，"沙漠研究所微生物学副教授、研究主要作者之一的孙亨利（Henry Sun）表示。"当时我在沙漠中行走，注意到生长在那里的地衣并非绿色，而是黑色。它们进行光合作用且含有叶绿素，照理应是绿色的。于是我想知道'它们携带的是什么色素？'结果发现这种色素堪称全球最佳防晒剂。"

地球生命已进化出抵御UVA和UVB射线（即长波紫外线）的能力。而波长更短、破坏性更强的UVC射线被地球大气层过滤，无法到达地表。事实上，UVC辐射对生命具有致命性，因此被用于空气、水和表面的病毒细菌灭菌。即使短暂暴露于UVC辐射下，也会损伤生物体DNA并阻断其繁殖能力。

科学家们由此思考：近年发现的众多类地行星是否可能孕育生命？其中许多行星围绕会释放强烈UVC辐射（尤其在耀斑爆发期间）的M型和F型恒星运行。

"随着能观测极深太空的詹姆斯·韦伯太空望远镜升空，探索焦点已从火星生命转向系外行星，"孙教授指出，"我们讨论的是具备液态水和大气层的行星。"

孙教授与其当时的研究生特金德·辛格（Tejinder Singh）从拉斯维加斯住所附近的莫哈韦沙漠采集地衣样本，将其置于受控实验室环境的UVC灯下持续照射3个月。值得注意的是，重新补水后，地衣中半数藻类细胞仍具活性并能复制。

"微生物要在行星上持续存在，其存活时间必须超过一天，"孙教授强调，"因此实验周期必须具有生态学意义。我们不仅要验证其活性，更要证实其生存能力。"

为探究其化学机制，孙教授与内华达大学里诺分校的化学家合作。通过两项实验证实：地衣酸相当于自然界中赋予塑料抗紫外线功能的添加剂。

研究团队切割地衣横截面发现，其表层具有类似人类晒黑的深色保护层。地衣由藻类或蓝藻细菌与真菌共生构成；当藻细胞脱离真菌及保护层后，暴露于同等UVC辐射下不足一分钟即死亡。

孙教授表示，地衣进化出抵御UVC辐射的保护层令人惊讶，因为该能力对其生存并非必需。地衣出现时地球大气已能过滤UVC射线，这种保护实为其优异UVA/UVB防护能力的附加红利。

强太阳辐射的部分损伤源于大气化学反应，特别是氧气、一氧化氮与紫外线相互作用产生臭氧的过程。为测试不同大气条件下的防护效果，研究人员将地衣置于无氧环境接受UVC照射，发现辐射损伤进一步降低。

"我们得出结论：地衣表层——不足一毫米厚的外皮层——确保下方所有细胞免受辐射伤害。该层充当光稳定剂，甚至能保护细胞免受辐射引发的有害化学反应（包括活性氧物种）影响。"

该研究为地球之外及太阳系外的行星可能存在宜居环境提供了证据。研究人员指出："这些行星可能遍布群居微生物，它们如同莫哈韦沙漠的地衣般'黝黑坚韧'，几乎对UVC胁迫免疫。"

"这项研究揭示了生命在最严苛条件下的非凡韧性，提醒我们生命一旦点燃便会奋力延续，"与孙教授共同领导该研究、现就职于NASA戈达德太空飞行中心的辛格表示。"通过探索这些极限，我们正逐步理解这颗名为家园的星球之外可能存在生命的疆域。"

研究作者包括：特金德·辛格（沙漠研究所）、克里斯托斯·乔治乌（帕特雷大学）、克里斯托弗·杰弗里（内华达大学里诺分校）、马修·J·塔克（内华达大学里诺分校）、凯西·S·菲尔宾（内华达大学里诺分校）、坦齐尔·马哈茂德（内华达大学里诺分校）、克里斯托弗·P·麦凯（NASA艾姆斯研究中心）、孙亨利（沙漠研究所）