细菌在浓度盐水中也能生存 火星存在生命有望

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2019-03-09

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  李克强总理此次访日期间,双方还将签署《关于中日第三方市场合作事项的备忘录》。“我们愿同日方一道,在第三方市场开展相关合作,实现优势互补,互利共赢。”  新华社安曼5月9日电综述:欧洲复兴开发银行年会热议“一带一路”  新华社记者林晓蔚  欧洲复兴开发银行2018年年会9日至10日在中东国家约旦举行。

  一支跨大西洋科学家小组最新研究表明,细菌能够幸存于火星、土卫二、木卫二、冥王星等星球上的盐水化学物中。 这将为未来发现神秘地外生命带来希望!近年来,科学家在木卫二发现表面羽流和地下海洋,在火星表面发现有机物质,在土卫二海洋中发现热液喷口的存在性,这似乎使人类距离发现地外生命更近一步。 这样的地外生命必须承受极端环境,之前研究表明许多种类细菌都可以存活在极端条件。   系内远离太阳的星球的液态海洋冰点非常低,因为化学物质和盐可以起到冷冻剂的作用,所以微生物应当生活在温度适宜、生命元素充足的环境中。 为了研究微生物生存能力参数,来自柏林工业大学、塔夫斯大学、伦敦帝国理工学院和华盛顿大学的研究人员使用Planococcushalocryophilus细菌进行了测试实验,这种细菌生活在北极永久冻土带。   他们将细菌放置在钠、镁、氧化钙混合物及其高氯酸盐溶液中,高氯酸盐是一种化学化合物,有助于火星夏季表面维持液态水。

研究报告作者、柏林科技大学天文和天体物理中心雅各布海因茨(JacobHeinz)称,我们的研究已扩大超越了传统的氯化钠,因为火星上有更多的化学物质。   高氯酸盐对生命有毒  由于高氯酸盐在高浓度下是有毒的,研究人员希望确定是否高氯酸盐会抑制细菌生存,以及高氯酸盐的数量和浓度等级会抑制细菌生存能力。

事实上,高氯酸盐中细菌幸存率远低于其它所有溶液,尽管在零下30摄氏度的低温条件下,细菌存活率会略高一些。

  海因茨解释称,最低冰点降低溶质将降低溶液融化温度,高氯酸盐占溶液总质量的50%,这比其它氯化物冰点降低浓度要高出许多。 考虑到它的毒性,细菌在高氯酸盐溶液中的低存活率并不令人感到惊讶。

  这是否意味着火星不再支持微生物存活?海因茨指出,生命仍有可能存活在火星。 高氯酸盐的存在并不排除火星或者其它星球上存在生命,百分之十浓度的高氯酸盐溶液中细菌仍然可以生长存活,火星表面土壤高氯酸盐浓度不足1%,但是海因茨表示,溶液中盐浓度与土壤中盐浓度不同。

  适应生存  液体高氯酸盐溶液可以被稀释,从而增加细菌生存能力,但是需要保持浓度与温度的平衡性。

美国亚利桑那州立大学地球与空间探索分院博士生特丽萨费希尔(TheresaFisher)关注微生物生态学和行星可居住性研究,她表示,这项研究结果并不能排除细菌在火星上存活的可能性,事实上,火星表面可能孕育微生物。   特丽萨在接受《天体生物学》杂志记者采访时表示,像智利阿塔卡马沙漠(世界上最干燥环境)和南极部分地区的高氯酸盐含量相对较高。

我非常惊奇,如果微生物并未进化出形成处理有毒物质的方法将会怎样?  通常情况下,较寒冷温度促进了微生物的生存能力,但是温度条件并不是通用型因素微生物种类和化学溶液成分将决定微生物生存能力的最佳点。

研究人员发现氯化钠溶液(NaCl)中的细菌在室温条件下大约两周内就会死亡。 在4摄氏度条件下,细菌存活率将增强,一旦温度达到零下15摄氏度,几乎所有的细菌都存活下来。

氯化钠溶液的冰点(零下21摄氏度)高于其它盐类物质,镁溶液和氯化钙溶液中的细菌在零下30摄氏度存活率非常高。

  海因茨说:这并不奇怪,因为所有化学反应,包括杀死细菌的反应,在低温条件下都进行得较缓慢。

但是在高氯酸盐溶液较低温度条件下,细菌幸存率并不会增强多少,而在氯化钙溶液中较低温度条件下,细菌幸存率可以显著增强。

  结果表明,另外三种传统盐水溶液的细菌存活率也各不相同。

在4-25摄氏度条件下,氯化钙(CaCl2)溶液中的细菌存活率低于氯化钠(NaCl)和氯化镁(MgCl2)溶液,但是温度进一步降低,将提高这三种溶液中细菌的存活率。   研究人员对这些细菌进行了多次冷冻/融解循环实验,温度范围在25-50摄氏度之间。 海因茨表示,依据火星表面不同位置,将经历一些显著的表面温度变化,以及昼夜和季节性变化。

火星表面平均温度大约是零下60摄氏度,两极的温度下降至零下125摄氏度。

因此,细菌为了生存下来,必须承受极端温度波动变化。

  一般来讲,含盐溶液可以增强冷冻/融解过程中细菌存活率。 特丽萨说:细菌在承压情况下会处于休克状态,它们制造特定的蛋白质,帮助它们调整、生存和应对有害环境。

添加10%浓度的氯化钠会使微生物死亡率从20%降至7%,并增加冻融循环次数,使细菌数量可维持在70-200个之间。

当细菌应对极端环境处于休克状态时,能够制造稳定的蛋白质,但是细菌仅能制造一定数量的休克蛋白质。   对于细菌在3种不同溶液(氯化钠、氯化镁和氯化钙)中的存活率,一般而言,温度越低,它们存活的时间就越长。   生存与发展  虽然这项研究提供了外星微生物存活的可能性,但是海因茨强调了细菌生存和繁荣发展之间的区别。 细菌在某些条件下生存,并不意味着它们真实在生长,目前他正在进行另一项研究工作,确定不同温度条件下,不同盐浓度环境对细菌繁殖的影响程度。   特丽萨肯定地说:生存与发展具有明确的差别,但是生命仍然令我们感到惊奇,有些细菌不仅能在低温条件下生存,而且还可以进行新陈代谢和繁殖后代。

我们应当尽可能公正地提出假设条件,确定微生物需要什么条件才能茁壮成长,而不是仅存活下来。

  科学家探索不同浓度和温度的各种盐溶液,将有助于科学家聚焦搜寻生命形式,或者至少不排除生命存活的可能性,例如:微生物幸存在有毒高氯酸盐溶液中。   同时,其它的变量因素也影响着生命探索发现,例如:细菌有能力抵御辐射或者极端大气压。 甚至某些细菌还有一些我们未发现的重要因素,但随着每项研究的开展,我们将获得更多的重要线索。