小小苔藓，竟能助力实现“星际移民”？

出品：科普中国

作者：郭菲（烟台大学）

监制：中国科普博览

近期，中国科学院新疆生态与地理研究所的科研团队在《创新》(The Innovation)杂志上发表了一项振奋人心的研究成果，揭示了一种名为“齿肋赤藓”(Syntrichia caninervis)的沙漠植物惊人的生存能力。这种看似不起眼的小生命，竟然可能成为人类征服火星的得力助手！

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提供了一个绿色的希望。让我们跟随中国科学家的脚步，一起揭开这位来自地球最干旱角落的“绿色精灵”的神秘面纱。

该项研究荣登当期杂志封面

（图片来源：参考文献2）

沙漠中的“绿色精灵”：齿肋赤藓的奇妙世界

在地球上最不可思议的地方，总有生命在顽强地生长。沙漠，干旱、炎热、贫瘠，但正是这样的极端环境孕育出了一种神奇的植物——齿肋赤藓。

齿肋赤藓的分布

（图片来源：参考文献2）

在一片看似了无生机的沙海中，如果突然出现了一片绿意盎然的“地毯”，那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。它们与其他微生物组成了一个微型生态系统，成为沙漠中的“绿洲”。

齿肋赤藓不仅自己能够在沙漠中生存，还在默默地改变着周围的环境。它们就像天然的“海绵”，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，增加了土壤的稳定性。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）

生存的艺术家：齿肋赤藓的极限生存能力

如果说生命是一场艺术表演，那么齿肋赤藓绝对是其中的杂技大师。它展示的不是优雅的芭蕾，而是惊心动魄的生存技巧。让我们来看看这位“生存艺术家”的几个绝活：

脱水魔术：如果人类失去98%的水分会怎样？后果恐怕无法想象。但齿肋赤藓却能在失去超过98%的细胞水分后，依然保持“假死”状态。此时，它们的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，就像给细胞穿上了一件“防脱水外套”。更神奇的是，只要一滴水，它就能在几秒钟内“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：你能想象在零下80℃的冰柜生活5年，或者在零下196℃的液氮中浸泡一个月的生活吗？对齿肋赤藓来说，这根本不是问题！它能在这种极端低温下进入“冬眠”状态，等到条件适宜时再次苏醒。如果仅仅只是一般的恶劣环境，齿肋赤藓也能根据环境迅速调整自身代谢。在不利条件下，它可以关闭大部分代谢活动，将能量集中用于维持基本生存上。

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灰飞烟灭，但齿肋赤藓却能在如此高剂量的辐射下依然存活。

究其原因，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个“防护罩”，保证其在核辐射的风暴中屹立不倒。此外，齿肋赤藓还拥有一套高效的DNA修复系统。它能快速识别并修复受损的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模拟的火星环境中会怎样？令人惊讶的是，它不仅能存活，还能重新长出新的植株！面对缺氧、极度干燥、低温和强烈的紫外线辐射，这个小小的生命体展现出了惊人的韧性。它就像一个微型的“火星特种兵”，随时准备在红色星球上开疆拓土。

此外，齿肋赤藓的基因组具有惊人的可塑性。它能根据环境压力快速激活或抑制某些基因的表达，这种基因表达的弹性让它能够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

当我们将目光投向浩瀚宇宙，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。它的极端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。它们不仅能适应火星恶劣的环境，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。它们就像火星上的绿色先锋，为人类的移民大业铺平道路。

齿肋赤藓的作用不仅限于此，它们还可能成为火星上的微型“氧气工厂”。通过光合作用，这些小小的植物能够产生氧气，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一份力量。

齿肋赤藓还可能成为火星上的“生物指示剂”。通过观察它们在火星环境中的生长情况，科学家们可以更好地了解火星的环境特征，为后续的探索和改造提供重要参考。

用以模仿地外环境的实验装置

（图片来源：参考文献2）

从沙漠到星际：齿肋赤藓研究的启示

对齿肋赤藓的研究不仅对地外探索具有重要意义，对我们认识地球生命也有深远影响。它向我们展示了生命的韧性和适应性，让我们对生命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上的环境挑战提供了灵感。例如，齿肋赤藓的抗旱机制可能为培育抗旱作物提供新思路，它们固定土壤和改善土壤环境的能力也可能用于治理沙漠化现象。

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）

齿肋赤藓的研究也为我们探索生命起源提供了新的视角。它的极端生存能力让我们不禁思考：早期地球环境可能比我们想象得更加恶劣，而生命却在这样的环境中顽强地萌芽和进化。

齿肋赤藓的故事告诉我们，即使是最不起眼的生命，也可能蕴含着无限的潜力。它提醒我们要保护地球上的每一种生命，因为我们永远不知道哪一种生物会成为人类未来发展的关键。让我们期待这个来自沙漠的“绿色精灵”，在遥远的星球上绽放出生命的奇迹！

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