火星,從來都不是生命的溫柔鄉。它的天空布滿隕石撞擊產生的衝擊波,地表遍布高氧化性的氯酸鹽,這些鹽能輕易破壞水分子的氫鍵,甚至摧毀生物分子的疏水結構。任何企圖在這片紅色荒原上生存的生命,都必須面對這些殘酷的考驗。
最近發表在《PNAS Nexus》上的一項研究,為「火星生命是否可能存在」這一古老的問題,增添了一抹令人振奮的現實色彩。Purusharth I. Rajyaguru及其團隊選用一種常見的模式生物——釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae),在實驗室中模擬了火星環境的兩個關鍵壓力源:衝擊波與高濃度高氯酸鹽。
選擇酵母並非偶然。它早已是太空生物學中的老熟人——這種單細胞真菌曾隨航天任務飛上太空。更有趣的是,酵母在遭遇環境壓力時,會與人類細胞一樣形成一種叫做「核糖核蛋白凝聚體」(RNP condensates)的微小結構。這些由RNA和蛋白質構成的凝聚體,就像分子避難所,能在極端壓力下保護RNA不被破壞,並調控mRNA的命運。當危機過去,這些結構會自然解體,恢復正常的生命秩序。
研究團隊在印度艾哈邁達巴德的物理研究實驗室中,使用名為「HISTA」的高強度衝擊波管裝置,重現了類似火星隕石撞擊所產生的衝擊波。結果令人驚訝:當酵母細胞暴露於馬赫5.6強度的衝擊波後,它們的生長速度雖然變慢,卻仍能存活下來。而在含有100毫摩爾高氯酸鈉(NaClO₄)的培養環境中——這種濃度相當於火星土壤中的鹽含量——酵母依然頑強地活著。
更令人稱奇的是,當兩種壓力同時作用時,酵母依舊沒有被擊垮。它們體內迅速組裝起RNP凝聚體,形成應激顆粒(stress granules)與P小體(P-bodies),如同在風暴中豎起的生物防護盾。研究發現,衝擊波能促使兩種凝聚體同時形成,而高氯酸鹽僅會觸發P小體的組裝。那些無法形成RNP凝聚體的酵母突變體,在火星樣環境中幾乎無法生存,說明這些微觀結構對生命的抗壓能力至關重要。
進一步的轉錄組分析揭示,在模擬火星環境下,酵母細胞的部分RNA轉錄活動發生了顯著變化。這表明,外部壓力不僅改變了細胞的物理結構,也在分子層面上重塑了基因表達的節奏。
研究者指出,這項成果不僅展示了酵母的驚人適應性,也為理解生命在外星環境下的潛在生存機制提供了關鍵線索。RNP凝聚體可能是地球生命應對宇宙極端環境的普遍策略,而酵母這種「微小的地球使者」,正在悄然為我們揭示火星生命的可能密碼。
在無邊的紅色荒原上,也許生命並未消失,只是以一種我們尚未完全理解的形式,靜靜等待下一次被喚醒的時刻。

(示意圖)


















