普通酵母能在火星环境生存

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展示了酵母的惊人适应性

  

  科学家发现,普通酵母能在火星般的冲击波与高氧化盐环境中存活,为未来火星生命研究提供了新的生物模型与生存机制线索。

  火星,从来都不是生命的温柔乡。它的天空布满陨石撞击产生的冲击波,地表遍布高氧化性的氯酸盐,这些盐能轻易破坏水分子的氢键,甚至摧毁生物分子的疏水结构。任何企图在这片红色荒原上生存的生命,都必须面对这些残酷的考验。

  最近发表在《PNAS Nexus》上的一项研究,为“火星生命是否可能存在”这一古老的问题,增添了一抹令人振奋的现实色彩。Purusharth I. Rajyaguru及其团队选用一种常见的模式生物——酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae),在实验室中模拟了火星环境的两个关键压力源:冲击波与高浓度高氯酸盐。

  选择酵母并非偶然。它早已是太空生物学中的老熟人——这种单细胞真菌曾随航天任务飞上太空。更有趣的是,酵母在遭遇环境压力时,会与人类细胞一样形成一种叫做“核糖核蛋白凝聚体”(RNP condensates)的微小结构。这些由RNA和蛋白质构成的凝聚体,就像分子避难所,能在极端压力下保护RNA不被破坏,并调控mRNA的命运。当危机过去,这些结构会自然解体,恢复正常的生命秩序。

  研究团队在印度艾哈迈达巴德的物理研究实验室中,使用名为“HISTA”的高强度冲击波管装置,重现了类似火星陨石撞击所产生的冲击波。结果令人惊讶:当酵母细胞暴露于马赫5.6强度的冲击波后,它们的生长速度虽然变慢,却仍能存活下来。而在含有100毫摩尔高氯酸钠(NaClO₄)的培养环境中——这种浓度相当于火星土壤中的盐含量——酵母依然顽强地活着。

  更令人称奇的是,当两种压力同时作用时,酵母依旧没有被击垮。它们体内迅速组装起RNP凝聚体,形成应激颗粒(stress granules)与P小体(P-bodies),如同在风暴中竖起的生物防护盾。研究发现,冲击波能促使两种凝聚体同时形成,而高氯酸盐仅会触发P小体的组装。那些无法形成RNP凝聚体的酵母突变体,在火星样环境中几乎无法生存,说明这些微观结构对生命的抗压能力至关重要。

  进一步的转录组分析揭示,在模拟火星环境下,酵母细胞的部分RNA转录活动发生了显著变化。这表明,外部压力不仅改变了细胞的物理结构,也在分子层面上重塑了基因表达的节奏。

  研究者指出,这项成果不仅展示了酵母的惊人适应性,也为理解生命在外星环境下的潜在生存机制提供了关键线索。RNP凝聚体可能是地球生命应对宇宙极端环境的普遍策略,而酵母这种“微小的地球使者”,正在悄然为我们揭示火星生命的可能密码。

  在无边的红色荒原上,也许生命并未消失,只是以一种我们尚未完全理解的形式,静静等待下一次被唤醒的时刻。

  本文译自 phys.org,由 BALI 编辑发布。

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