刷新认知！齿肋赤藓可耐受98%以上的细胞脱水、耐受-196°C超低温速冻、耐受超过5000 Gy伽马辐射等极限条件

我的初衷源自于一次难忘的荒漠考察经历。那次考察中，我亲眼目睹了齿肋赤藓（ Syntrichia caninervis ）能够在极度干旱、高温以及强辐射的条件下存活，在长期干燥条件下“干而不死”，且重新获得水分后“秒速复苏”，呈现出顽强的生命力。这种罕见的自然现象深深吸引了我，使我开始思考这种植物在更加极端的环境中，比如火星，是否也能展现出同样的生命力。

近年来，人类对于火星探索的兴趣与日俱增，火星定居和生态系统建设成为了热门研究课题。然而，火星表面环境极其恶劣，缺乏氧气、温度极低、紫外线辐射强烈，要在这样的环境中建立一个可持续的生态系统面临巨大挑战。传统的高等植物难以在这样的条件下生存，因此寻找和研究适应极端环境的先锋植物显得尤为重要。

我们的研究团队因此着眼于齿肋赤藓，探索它在模拟火星环境中的生存和恢复能力。我们的实验结果表明，齿肋赤藓不仅能在极度干燥和低温环境中保持生命力，还能在强辐射和低氧环境中展现出惊人的适应能力。这些特性使得荒漠藓成为未来火星绿化和生态系统建设的理想候选植物。

撰写这篇论文的过程中，我们希望通过科学研究和翔实数据，探明齿肋赤藓在极端环境下的生存能力，为火星定殖及生态重建提供一种可行的植物选择。更重要的是，我们希望通过这项研究，激发更多科学家关注和探索地球上极端环境中的生物，寻找更多具有潜在应用价值的生命体，从而推动人类在太空探索和宜居星球方面取得更大的突破。这是一项跨越星际的科学探索，更是将科学与梦想相结合，创造未来地外理想新家园的尝试。

极端环境中的生命体如何生存？能否有潜力拓殖至地外星球并开启生命的演化及演替？我们的研究聚焦于 一种沙漠苔藓—齿肋赤藓，该藓能耐受自身98%以上的细胞脱水、-196°C超低温速冻、5000 Gy以上伽马辐照而不死，且在火星模拟条件下仍能存活并再生出新的植株 。这一研究刷新了极端生命体对环境的“耐受”新记录，并为未来火星定殖及生态系统重建提供了新的可能。了解齿肋赤藓的生存极限及适应策略，可为人类探索外太空、打造宜居星球提供灵感，并为开拓地外新家园提供理想“利器”。

极端环境生物是生命的奇迹，代表着生命对环境的极限适应能力。为了适应极端环境（干燥、寒冷、高温、辐射等），它们演化出了令人惊叹的特殊“本领”，是极其珍贵的战略生物资源。极端生物及其适应性的研究对于探索生命奥秘、揭示地球生命起源与演化、实现地外星球拓殖等均有重要意义。一种来自新疆沙漠的小小苔藓植物齿肋赤藓，展现出了非凡的环境适应能力，是探索生命生存极限的典型代表。本研究经过严谨的科学实验，首次系统证明该藓能耐受自身98%以上的细胞脱水实现“干而不死”、耐受196°C超低温速冻实现“冻而不死”、耐受超过5000 Gy伽马辐射实现“照而不死”。 这些数据是目前所报道植物可耐受特殊环境的极限，刷新了我们对极端生物环境耐受性的认知。

那么，这种苔藓是如何做到这一切的呢？首先，它的形态结构就为其适应极端环境提供了优势。它的叶片重叠，可以减少水分蒸发，叶顶端白色的芒尖还能反射强烈的阳光；此外，芒尖发育出从微米至纳米不同等级的结构适应特征，并完美与水分子形成的物理学过程相匹配，创新性实现了“自上而下”吸水模式，是一种极其高效的从大气中集水-输水的智慧装置（Nature Plants，2016）；再者，在生理和代谢层面，齿肋赤藓能够在逆境中进入一种选择性代谢休眠状态，保留关键代谢产物，如蔗糖和麦芽糖，这些物质不仅作为渗透剂保护细胞结构，还能在逆境解除后迅速提供恢复所需的能量。它还具有很强的清除体内氧自由基的能力，通过积累高水平的抗氧化酶来保护自身免受损伤。

此外，我们的研究还发现，在复合多重逆境的火星模拟条件下（650±30 Pa，−60°C ~20°C，95%CO ₂ ，多种UV辐射)，该种仍能存活并在恢复适宜环境后能再生出新的植株。这也是高等植物在火星模拟条件下存活的首次报道。据报道，该种是沙漠极端环境的“先锋物种”，并通过保水固沙、促进碳氮循环、改善土壤肥力等改善土壤及大气环境，利于其他荒漠植物的定居及存活。因此，我们有理由相信并期待，在类似火星的环境中，这种极端耐干苔藓也可通过类似自然演替过程“改造”环境，进行它的星际拓荒之旅。

打造类似地球的“绿色”宜居星球，开启地外新家园，一直是科学家们孜孜以求的梦想。找寻适应外太空环境的极端生命体并尝试重启生命起源与进化的进程，创造绿色家园，是一项雄心勃勃且令人期待的事业。未来，基于齿肋赤藓的极端环境耐受性，我们将进一步开展地外星球航空器搭载实验，并实时监测微重力及多种电离辐射逆境下该物种的生存响应及适应能力，并解析其生理及分子基础，探寻关键的生命耐受调控密码，为未来特殊环境生命体的外太空生命演化过程提供新认知，并为该种的外太空拓殖应用奠定基础。

责任编辑

吴  毅  天津大学