用望遠鏡尋找外星生命?不,還得用上顯微鏡

2020-12-06 中國科學院微生物所

本文作者：中國科學院微生物研究所

微生物資源前期開發國家重點實驗室

劉明璐 博士

浩瀚的宇宙中是否存在外星生命？如果有，TA們長什麼樣子呢？TA們又是如何生存的？人們對於外星生命的好奇心從未減弱。在各種各樣的外星人電影中，人們更是充分發揮想像，展現出千奇百怪、精彩紛呈的外星生命場景。同樣的，在科學界，科學家們尋找外星生命的步伐也從未停止。

浩瀚的宇宙 （圖片來源：必應）

1976年，美國宇航局「海盜一號」飛船登錄火星後採集了土壤樣本，在飛船內置的實驗室進行了檢測分析，試圖利用地球微生物喜歡的有機營養物「激活」樣品中「可能存在的生命」，但這並沒有獲得外星生命存在的確鑿結果。

2005年上映的科幻紀錄片《異形星球》中，美國航空航天局（NASA）和英國生物學界的科學家們，通過計算機模擬出了兩個可能在銀河系中存在的外星天體，並派出探測器進行外星生命的尋找。探測器在登陸外星天體後的第一個任務也是尋找微生物。

我們不禁想問：為什麼科學家們在尋找外星生命時，最先找的總是微生物呢？

（圖片來源：紀錄片《異形星球》截圖）

探測器發現的水中微生物 （圖片來源：紀錄片《異形星球》截圖）

微生物是地球上最古老的生命

地球的年齡大約是46億年。在32億年前的地層中，人們發現了細菌的化石，包括鐵細菌、藍細菌等。據此估計，最早的細菌應該在35億年前就已經出現在地球上。根據生命進化的歷程，多細胞複雜的生物都是從單細胞的簡單生物進化而來。而微生物作為生命體進化的起始，存在應該最為廣泛。人類基因圖譜的繪製人——美國生物學家克雷格·文特爾在科幻紀錄片《異形星球》中提到，如果沒有微生物，就不會有肉眼可見的大型生物。

（圖片來源：紀錄片《異形星球》截圖）

自然而然，根據生物進化的歷程，科學家們在尋找外星生命時，也就從存在最廣泛、且存在可能性最大的微生物尋找開始。

生物進化譜系樹 （圖片來源：必應）

微生物在怎樣的環境中生存？

微生物作為肉眼難以觀察到的一切微小生物的總稱，包含細菌、病毒、真菌以及一些小型的原生生物、顯微藻類等一大類生物群體。據估計，微生物的物種總和要遠遠超過動植物界的總物種數。微生物擁有這麼龐大的物種數，其生存環境更是千奇百怪。科學家們在一些極端的自然環境，如沸騰的溫泉、永久凍土、深海熱泉等這些看起來並不適宜生物生存的環境中均發現了微生物的存在。

（圖片來源：中科院微生物研究所）

廣袤的宇宙環境中，擁有像地球這樣舒適環境的星球少之又少，我們可以推斷，在其他環境極其惡劣（如極端高溫、低溫、強輻射等）的星球中只有像微生物這樣生命力十分頑強的生命體才可能存活下來。

據媒體報導，今年4月份以色列的探測器在月球表面墜毀，其攜帶的微型動物水熊極有可能已在月球上倖存。水熊蟲是一種可以在極端溫度、輻射和真空環境下存活，是地球上已知的生命力最強的生物。這也進一步說明了在地球以外的星球上極有可能生活著微生物。

只有1毫米大小的水熊蟲 （圖片來源：國家地理中文網）

外星生命尋找中如何探測微生物呢？

美國科學院國家研究委員會曾發布報告：呼籲科學家們多用顯微鏡而不是望遠鏡來尋找外星生命，科學家應該先在地球上對極端微生物做更多的研究，從而為發現外星生命提供更多的線索。

隨著對極端微生物的不斷研究，科學家們發現了越來越多令人激動的微生物，比如在1600多米深的大洋底，存在著完全無需光合作用就能生存的微生物；在地面下8000米深的南非金礦腹心地帶生活的細菌，可以通過巖石的放射性來獲取能量；美國猶太沙漠地下幾英寸處發現了可以產生甲烷的微生物……種種發現都表明，科學家們尋找外星生命時不應僅僅局限於探測星球中是否存在氧氣，探測外星球中是否有大量甲烷和二氧化碳或許是另一種更好的方式。

其實中國的極端沙漠、智利阿塔卡馬沙漠、美國猶太沙漠以及南極洲的一些沙漠等極端沙漠環境與火星上的環境十分相似。最近發表在《科學報告》期刊上的一篇研究中提到：通過研究智利阿塔卡馬沙漠環境中微生物的傳播方式發現，曾經或現在存在於火星上的微生物可能通過風沙運輸，穿越到地球上，並找到合適的棲息地來繁衍生長。

智利阿塔卡馬沙漠 （圖片來源：必應）

外星生命的尋找充滿希望

科學家們相信，極端微生物是地球留給人類獨特的生物資源和極其珍貴的科研素材。在極端微生物中發現的機理，將會成為人類在太空中尋找外星生命的理論依據。

雖然目前科學家們對於外星生命的尋找還處於最開始的探索階段，但隨著科技的進步，以及極端微生物相關研究的發展，我們相信，科學家們會在宇宙尋找外星生命的研究上取得突破！

這不僅僅是人類對於未知世界的探索，更是為了幫助人類更加深刻地理解自身，及人類自身所處的環境。

參考文獻:

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