強紫外線能殺死絕大多數地球微生物—新聞—科學網

2020-11-27 科學網

8小時NASAE-MIST氣球平流層飛行可殺死最頑固微生物。圖片來源：David J. Smith/NASA

夢想在火星上找到生命的天體生物學家有一個共同的噩夢。如果打算尋找火星微生物的飛船上攜帶了地球細菌，如果它們愚弄了實驗人員，或者汙染了這顆紅色星球會怎樣呢？現在，地球上的一項新研究至少在一定程度上減輕了這些擔憂，它表明8小時的強紫外光能夠殺死大量即便是最頑固的細菌。

星際汙染並非不理智的擔憂。一些最適宜在火星上生存的微生物在一開始「偷渡」的機率很高。2003年的一項調查在加利福尼亞州帕薩迪納市美國宇航局（NASA）噴氣推進實驗室組裝火星探測器的最乾淨的房間中，發現了一種特殊的頑固菌種——杆狀細菌芽孢桿菌。

該菌株SAFR-032可以幾乎不需要營養的乾燥條件下以孢子形成生存下來。它能夠從數輪高強度化學消毒劑下逃生，甚至還被發現可以在國際空間站外的外太空存活18個月之久。

根據國際空間站實驗和其他實驗，來自日光的直接紫外線是最容易殺死它的辦法。最新實驗通過將SAFR-032暴露在地球上模擬火星的地方——地球同溫層，證實了這一點。

像火星一樣，同溫層稀薄、乾燥、寒冷、營養貧瘠，且受到猛烈紫外線輻射。所以在2015年10月，加州山景城NASA愛慕斯研究中心（ARC）微生物學家David Smith及其團隊在新墨西哥州和德克薩斯州用一個31公斤的氣球開展了SAFR-032樣本實驗。

氣球上掛著一個有效載荷，可以將平板伸到稀薄的同溫層，讓數千萬的孢子暴露在其中，其數量遠超過可能黏附在「好奇」號漫遊者表面「偷渡」去火星的5.6萬個孢子。「那簡直是我們的噩夢，為了更好地了解那些細菌群落會如何反應，我們對此非常專注。」Smith說。

Smith團隊在近日發表於《天體生物學》的研究中稱，8小時後，僅有不到10萬個孢子存活。「這令人安慰。」華盛頓特區NASA行星保護官、負責管理汙染風險的Catharine Conley說，它表明自20世紀70年代北歐海盜號火星探測器發射以來，放鬆這一標準是合理的。

組裝完畢之後，兩個海盜號著陸器分別曾在112℃中烘焙了一天多，從而讓細菌數量減少到4個數量級。到20世紀90年代探路者號任務，工程師們放棄了這一步，認為火星非常乾燥，細菌不會生存。

從這項研究以及此前的研究中可以發現，日光也可以像烘焙一樣具有殺毒作用。「從數據統計來看，我們仍可以有信心地說我們在保護火星。」Conley說。

「知道這些數據非常好。」德國科隆航空太空中心微生物學家Ralf Möller說，他曾開展將SAFR-032暴露在國際空間站外的一項實驗。「對我的實驗室來說，至少它有很重要的影響。」

但是外部專家也指出了Smith實驗的另一面。處於延伸板背面遮陰面的孢子似乎並未受到影響。在同溫層所有的嚴酷條件中，實際上只有來自陽光的紫外線輻射會產生作用。真正的太空探測器通常包括外罩、折縫、內部構件等庇蔭面，甚至會有數層已經死亡的孢子。

「它們建造這些探測器的目的並不是要用紫外線殺死微生物。」加州山景城搜尋地外文明學會天體生物學家John Rummel說。為了確定「偷渡」細菌是否可以在火星上存活，實驗中需要用更多複雜表面，「而不是那些方便微生物生態學家對孢子計數的結構。」他說。

在未來研究中，Smith希望測量其他表面和其他種類的有機物。Möller表示，另一個有趣的問題是能夠在同溫層生存下來的細菌是否會進化出遺傳優勢。

·最終，將探測器送到火星上最潮溼、最溫暖的地方搜尋生命將需要更嚴格的控制，可能又要回歸過去的實踐方法。今天，漫遊者在探索火星上相對不宜居的地方。但可能存在近地表潛水層或凍冰的地方，如從陡坡上周期性地流下滷水的反覆出現的坡線則被認為是「特殊的區域」，需要更仔細的研究，而目前的探測器在沒有進一步消毒的情況下難以做到這一點。

·Conley說，探索那些地方或者登陸到木衛二和土衛二上可能棲息著地下海洋的裂縫附近，或許要重新引入烘焙的過程。Rummel則認為，儘管該方法對工程師擔心的問題增加了熱抵抗力，但它可能已經遲了。「我們在探測器消毒方面的最大問題是，在海盜號之後我們就沒再繼續殺菌。」他說。（晉楠編譯）

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