鐘秋怡

《天體生物與空間科學(xué)研究》近日發(fā)表了一篇論文：《火星生命：鷹坑里的“蘑菇”在進(jìn)行光合作用》，公布了美國(guó)“機(jī)遇號(hào)”火星探測(cè)器在火星“鷹坑”地區(qū)執(zhí)行任務(wù)時(shí)拍攝的一組照片。

照片顯示，一片巖層處長(zhǎng)著數(shù)千個(gè)蘑菇狀物體，它們不但會(huì)隨著時(shí)間的推移明顯長(zhǎng)大，還有集體趨光性。排除特殊地質(zhì)構(gòu)造的可能性，文章認(rèn)為，這一“生物”很可能是一種石生地衣——羊角淡盤衣。如果這一發(fā)現(xiàn)被證實(shí)，將為火星生命的存在提供有力證據(jù)。

地衣，是真菌與藻類之間互惠共生的特殊低等生物，由真菌和藻細(xì)胞構(gòu)成。藻細(xì)胞通過光合作用為真菌提供養(yǎng)分，而菌絲又為藻細(xì)胞提供水分、無機(jī)鹽及保護(hù)措施，這樣“互惠共生”的特性，使得地衣不需要從基物獲取營(yíng)養(yǎng)，就能夠在裸露的巖石表面自由生長(zhǎng)。

地衣的出現(xiàn)，僅晚于最早出現(xiàn)在海洋里的藻類。地衣在6億年前最早登上陸地，并對(duì)陸生環(huán)境進(jìn)行了一次徹頭徹尾的改造，之后陸地上才出現(xiàn)了苔蘚、蕨類、孢子植物等。因此，地衣又被稱為“先鋒生物”和地球陸地“拓荒者”。

歐洲航天局曾多次將不同品種的地衣帶上太空，發(fā)現(xiàn)它們能在外太空環(huán)境下存活一定時(shí)間。如果未來想將火星改造成適宜人類居住的星球，地衣可能是最理想的拓荒者。

在最惡劣的環(huán)境中生存

從兩極到赤道，從高山到沙漠中心，地球陸地上的每一個(gè)角落幾乎都有地衣的身影，它們可以在巖石、土壤、樹皮甚至玻璃等人造基質(zhì)上生長(zhǎng)。

比起常見的真菌和植物，大多數(shù)地衣很小，通常不高于1厘米。不過，地衣的壽命很長(zhǎng)，通常能存活幾百年、幾千年，甚至萬年。大部分地衣生活在人跡罕至的地方，如熱帶雨林的林冠層和南北極的巖石表面，這意味著地衣對(duì)陸地環(huán)境有著強(qiáng)大的適應(yīng)能力。

事實(shí)上，地衣通體都是對(duì)抗惡劣環(huán)境的“武裝”。地衣的上皮層往往含有蒽醌類和地衣酸類化合物，可以抵抗高輻射。地衣的下皮層可分泌地衣酸類的化合物，對(duì)巖石等基物進(jìn)行風(fēng)化，創(chuàng)造適合自己生活的“土壤”。此外，地衣還能產(chǎn)生大量的抗凍蛋白來抵御低溫和寒冷。由于地衣的皮層是由排列緊密或疏松的菌絲形成的，不像種子植物那樣具有表皮和角質(zhì)層，所以即使是在干旱的荒漠，地衣也能像海綿一樣迅速吸收空氣中的水分?？傊?，地衣具有耐寒、耐旱、耐輻射、耐貧瘠的特性，可以在最惡劣的環(huán)境中生存。

盡管少為人知，但地衣已經(jīng)在地球上生活了很長(zhǎng)時(shí)間。2005年，中國(guó)古生物學(xué)家和美國(guó)古植物學(xué)家在分布于貴州省甕安地區(qū)的甕安生物群發(fā)現(xiàn)了一塊6億年前的地衣化石，這說明至少在6億年前，真菌和藻類就形成了共生關(guān)系，并從海洋登上了陸地，對(duì)地表巖石圈進(jìn)行改造。這比苔蘚、蕨類、種子植物等維管植物早了整整兩億年。

目前，全球約有2萬種地衣，其中中國(guó)分布有約3000種。然而，科學(xué)家估計(jì)，中國(guó)至少有92%的地衣物種還沒有被發(fā)現(xiàn)?？紤]到中國(guó)的地衣研究起步較晚，加上中國(guó)復(fù)雜多樣的生態(tài)環(huán)境和極其豐富的生物多樣性，可以預(yù)見，還有數(shù)量龐大的地衣物種有待發(fā)現(xiàn)。

“地球太危險(xiǎn)”，我要去火星

在電影《少林足球》中，周星馳有一句經(jīng)典臺(tái)詞：“地球太危險(xiǎn)了，你還是回火星去吧?！边@在當(dāng)年聽來，只是無厘頭的笑話。但隨著對(duì)火星的了解越來越多，人們開始思考移居火星的可能性。

盡管科學(xué)家已經(jīng)確定了火星上有液態(tài)水存在，但火星的環(huán)境對(duì)于人類來說還是十分惡劣的。火星的晝夜溫差極大，氧氣稀薄，輻射環(huán)境惡劣，人類要實(shí)現(xiàn)火星移民，還有很長(zhǎng)的路要走。

地衣或許比人類更能適應(yīng)火星的環(huán)境。2005年，歐洲航天局聯(lián)合俄羅斯航天局，將兩種來自南極的地衣——地圖衣和麗石黃衣送上太空，把它們完全暴露在開放的宇宙空間中，半個(gè)月后由衛(wèi)星送返地球。這兩種地衣在適宜的環(huán)境中待了24小時(shí)，就重新恢復(fù)了代謝活性。

2007年，科學(xué)家又進(jìn)行了類似的實(shí)驗(yàn)，將三種地衣和藍(lán)藻、細(xì)菌一同送上太空，暴露在宇宙空間中。10天后返回，僅有地衣存活，它們的子囊孢子還能像種子一樣正常萌發(fā)。

由此看來，地衣在火星上正常存活并非天方夜譚。

有人不禁設(shè)想，如果將地球上的地衣移植到火星，或許能幫助我們改造火星的環(huán)境，制造一個(gè)適宜人類生存的新的“藍(lán)色星球”。比起植物和其他微生物，將地衣作為移植火星的生物材料確實(shí)有許多優(yōu)勢(shì)。

首先，與維管植物相比，地衣主要由真菌和藻類構(gòu)成，沒有根莖葉的分化，可以在巖石等多種無機(jī)的基物上生長(zhǎng)。而且，地衣的壽命比絕大多數(shù)植物都長(zhǎng)，在適宜環(huán)境中可存活上萬年。

其次，與細(xì)菌、放線菌等微生物相比，地衣肉眼可見，便于運(yùn)輸和觀察。

最后，一系列實(shí)驗(yàn)表明，地衣是地球上最頑強(qiáng)的生物，它不僅能在宇宙環(huán)境中存活，還能承受-60℃～70℃的極端溫度。還有實(shí)驗(yàn)表明，在干燥條件下，地衣可以承受-196℃～100℃的液氮，耐受范圍已經(jīng)超出了火星表面的溫度范圍（-80℃～30℃）。盡管存在生長(zhǎng)緩慢、無法人工培養(yǎng)、對(duì)空氣污染和重金屬較敏感等弱點(diǎn)，但地衣仍然是比較理想的火星“拓荒者”。

生在青藏高原

“機(jī)遇號(hào)”探測(cè)到的“疑似”羊角淡盤衣，隸屬地衣中的霜降衣科，淡盤衣屬，主要分布在中國(guó)喜馬拉雅山脈一帶，是青藏高原的一個(gè)常見物種，在歐洲亦有廣泛分布。

不過，青藏高原的地衣卻因其獨(dú)特的“高冷”氣質(zhì)，令人望而卻步。

青藏高原很“高”，作為世界“第三極”，青藏高原中國(guó)境內(nèi)部分平均海拔為4385.51米，4000米以上的高海拔地區(qū)占青藏高原面積的73.11%，包括世界最高峰珠穆朗瑪峰。由于海拔高，青藏高原的空氣稀薄，太陽(yáng)輻射很強(qiáng)，比同緯度低海拔地區(qū)高50%～100%。

青藏高原很“冷”，位于高原西北部的羌塘高原為極寒區(qū)，平均氣溫-20℃～-15℃，部分地區(qū)低于-25℃。

另外，青藏高原降水不均，有的地方降水豐沛，有的地方非常干旱，其中阿里地區(qū)降水量最少，年降水量低于50毫米。

青藏高原特殊的地理環(huán)境，對(duì)于生物定居和科考工作都是嚴(yán)峻的考驗(yàn)。

盡管條件如此惡劣，地衣學(xué)家還是決定“盤它”。地衣學(xué)家用了近40年，在青藏高原采集了多達(dá)7萬份地衣標(biāo)本。初步研究發(fā)現(xiàn)，青藏高原是中國(guó)地衣資源的重要儲(chǔ)存基地。無論是橫斷山脈的原始森林、珠穆朗瑪峰的峭壁懸崖，還是高原北部的廣袤荒漠，都存在著多樣而獨(dú)特的地衣物種。

地衣學(xué)家還篩選出一些可能適于移植火星的地衣物種。比如分布于海拔4000～4500米的卵石衣，可以抵御輻射和低溫的傷害;又如中國(guó)特有的包氏微孢衣，分布于海拔2500～3200米的高山和干旱荒漠，具有耐干旱的特性;還有一種美麗的大型石生地衣紅臍鱗，在青藏高原海拔3500～5000米處廣泛分布，對(duì)高海拔生物環(huán)境有著很強(qiáng)的適應(yīng)能力。

要想把這些地衣帶到火星，首先需要進(jìn)行生理生態(tài)學(xué)方面的研究，而目前這方面的研究幾乎還是空白。但我們相信，通過一代代人的努力，一定會(huì)看到像電影《火星救援》中描繪的那樣，在人類建造的火星基地上，“火星拓荒者”地衣恣意生長(zhǎng)，注視著浩瀚星空中另一個(gè)遙遠(yuǎn)而祥和的藍(lán)色星球。

（作者系中科院昆明植物研究所研究員）

（摘自《環(huán)球》2020年 第20期）