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沙漠地衣抵抗强烈太阳辐射,为地外生命提供证据

了解为什么在莫哈维沙漠发现的一种地衣成为寻找地外生命的关键证据。

Jack Knudson
作者:Jack Knudson
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Clavascidium lacinulatum,即褐斑地衣,在莫哈维沙漠中很常见。图片来源:Bob O'Kennan,通过 iNaturalist

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就像我们涂防晒霜保护皮肤一样,生长在沙漠中的地衣也有自己抵抗太阳辐射的方式。一种常见沙漠地衣抵抗强烈辐射的潜力,不仅是一个意想不到的优势,它可能暗示着我们星球之外存在地外生命的可能性。

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发表在《天体生物学》杂志上的一项新研究提出,如果生命能够抵御UVC射线(最强类型的紫外线辐射),那么它可能在类地系外行星上繁衍。尽管UVC辐射具有破坏性作用,但对于在莫哈维沙漠中发现的一种沙漠地衣——Clavascidium lacinulatum来说,这并不算什么。这种地衣可以在以前被认为致命的太阳辐射水平下生存,这意味着宇宙中其他形式的生命也可能具备相同的能力。

沙漠地衣的防晒霜

这种沙漠地衣惊人的恢复力是在新研究的主要作者之一Henry Sun注意到其不寻常的颜色后才被发现的。

内华达州里诺市沙漠研究所的微生物学教授Sun在一份声明中说:“这项研究是由一个好奇的观察结果激发的。我只是在沙漠中行走,我注意到那里的地衣不是绿色的,它们是黑色的。它们是光合生物,含有叶绿素,所以你会认为它们是绿色的。所以我很好奇,‘它们穿的是什么色素?’结果发现这种色素是世界上最好的防晒霜。”

我们用防晒霜来减少太阳发出的紫外线辐射的影响。地球上的生命已经进化到能够抵御两种类型的紫外线辐射:UVA射线(构成到达地球的大部分辐射)和UVB射线(主要被大气中的臭氧吸收)。

另一方面,UVC射线被大气完全过滤,不会到达地球表面。人造UVC辐射可以通过灯或激光获得,并用于杀死微生物进行消毒。


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抵御辐射

地球不必担心天然UVC射线,但其他系外行星可能没那么幸运。近年来发现的许多系外行星围绕着M型和F型恒星运行,这些恒星会发出强烈的UVC辐射,这些辐射通常来自太阳耀斑。

尽管如此,科学家们仍决心在类地行星上寻找生命迹象。而地球上的沙漠地衣可能会让我们充满希望。

参与这项新研究的研究人员通过将地衣放在受控实验室环境中UVC灯旁边,连续3个月测试了地衣的抗辐射能力。据研究人员称,“地衣中一半的藻类细胞在重新水合后仍能存活并复制”。

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为了了解这种地衣如何能在UVC辐射下生存,研究人员检查了它的保护性顶层。当他们切割其横截面时,他们发现它更暗,类似于人类晒黑的皮肤。

地衣是由藻类或蓝藻与真菌共生形成的独特伙伴关系。事实证明,这项研究中沙漠地衣的顶层保护了它的藻细胞群免受有害辐射。当研究人员将这些藻细胞从真菌和保护层中取出,暴露在相同的辐射下时,细胞在不到一分钟内死亡。在另一项实验中,当将地衣放入没有氧气的盒子中并用UVC光照射时,它遭受的辐射损伤甚至更少。

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地外生命的可能性

研究人员很惊讶地衣进化出了这个保护层,因为他们说它对它们在地球上的生存并不是真正必要的。当地衣出现在地球上时,大气层已经过滤掉了UVC射线,所以这个层只是作为对UVA和UVB射线的额外保护。

研究人员表示,这一发现可能表明其他系外行星可能含有类似于沙漠地衣的生命。他们说,类地系外行星“可能充满了群落微生物,它们像莫哈维沙漠中的地衣一样‘晒黑’了,几乎对UVC压力免疫。”


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    Jack Knudson

    Jack Knudson 是《Discover Magazine》的助理编辑,撰写关于太空、古代人类、动物和可持续发展的文章,并负责印刷版的“地球”栏目。

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