黑洞照片風靡全球的時刻，對宇宙生命的探尋和認知又重新激發了很多人的興趣。
星河璀璨，總讓人浮想聯翩，夜空靜謐，常令讓人無限遐想。火星，在西方稱為戰神瑪爾斯星，中國則稱為“熒惑”，是人們推測最可能有生命存在的地外行星之一。
火星上真的有生命嗎？生命形式又是什麼樣的呢？
火星環境是高輻射、低溫（地表約14℃），水應該含無機鹽（高鹽環境）較豐富、低氧或無氧等極端環境。在這種極端環境下，人類是不可能生存的，那麼，什麼樣的生命形式才能存在呢？
讓我們首先通過了解地球上在上述極端環境中的生命形式，從而初步揭開地外生命的神秘面紗。
極端環境和極端微生物
極端環境是指普通生命形式不能生存的環境，如高溫、低溫、高鹽、高鹼、高酸、高壓、高輻射等環境，而在這種惡劣貧瘠的環境中還能夠很好的生活的微生物稱為極端微生物，這些極端微生物正代表著生命活動的極限。
類火星環境下地球上的生命
高輻射環境下的地球生命
通常所說的輻射是指包括高能粒子流等在內的電離輻射以及非電離輻射中能量較高的UV輻射。輻射的危害在於損傷DNA雙鏈和蛋白質等大分子結構，而這種損傷可以遺傳給後代，比如常見的畸形胎兒等。一般來說，人類在5戈瑞（輻射強度的計量單位）的輻射下只能存活1個小時，廣島和長崎原子彈爆炸的輻射當量在10戈瑞，而我國科學家在新疆發現了一株能夠耐輻射的真菌，能在10000戈瑞－30000戈瑞的高強度輻射下存活，這種發現對於航空領域來說無疑也是提供了重大的理論研究價值。
我國科學家發現的耐輻射真菌電子顯微鏡圖（圖片來源於文獻）
低溫高溫環境下的地球生命
嗜冷微生物適應在0℃或更低溫度下能生長，其最適生長溫度低於15℃，最高生長溫度小於20℃。它們主要分佈在地球的南北極地區、冰窖、終年積雪的高山、深海和凍土地區，異養產氣泡的細菌只在冰海和靠近冰海的環境存在。而另外一種菌Polaromonas Vacuola ta最適生長溫度為4℃，高於10℃則不能生長。
嗜熱微生物是指最適生長溫度高於45℃～ 50℃的微生物，最適生長溫度在80℃以上。德國科學家在海底火山噴發口發現一種古菌,能生活在110℃以上高溫中，最適溫度為98℃，降至84℃即停止生長。最為人們熟知的熱環境是美國黃石國家公園，在該公園接近沸點或者酸度極強的泉水中仍有微生物的存在，它們產生的色素使得泉水呈現出了不同的色彩，形成了獨特的一道靚麗風景線。
高鹽環境下的地球生命
高鹽環境是指鹽度大於海水濃度的水、土壤等環境，而人類的正常生理鹽水(NaCl)的濃度只有0.9%，有一類微生物即極端嗜鹽古菌甚至可以生長在30%的鹽濃度裡，接近NaCl飽和濃度，極端嗜鹽古菌為了維持細胞內的含水量，它們在細胞內大量積累鹽離子(主要是鉀離子)來對抗胞外的高滲環境，使得這一類群生命形式能夠在高鹽環境中生長。
一些極端嗜鹽古菌能在營養不均衡的情況下，可以在體內積累能源和碳源物質，在營養貧瘠的時候拿來供給自身生長繁殖，另外一些極端嗜鹽古菌能利用細胞膜中的紫膜在有太陽光存在的基礎上進行最簡單的生物光合作用，從而可以維持自己的生命活動這也是在日積月累的與環境相互作用中出現的一種適應機制。極端嗜鹽古菌和嗜鹽的藻類大都可以產生色素，這也是一些海水和內陸湖呈現紅色的原因。
無氧環境下的地球生命
厭氧菌通常認為這是一類只能在低氧的條件下生長，而不能在空氣（18%氧氣）和（或）10%二氧化碳濃度下培養基中生長的細菌，根據對氧氣耐受程度簡單分為：極端厭氧菌，如月形單胞菌，對厭氧條件要求很高，在空氣中暴露10min即死亡，臨床上很難分離出；中度厭氧菌如脆弱擬桿菌等臨床分離常見的厭氧菌，在空氣中暴露60～90min或在膿汁抽出72h後仍然能分離出來；耐氧菌如溶組織梭菌，在無氧條件下生長好，而在有氧條件下生長不良。
人們最為熟悉的可能是酸奶中的乳酸菌。另外，一些厭氧微生物也是口臭或者其他腸道疾病的元兇。厭氧微生物可利用的基質極為廣泛，包括了自然界各種各樣含氮和不含氮的有機物及CO2等。它們在氮和碳等元素地球生物化學大循環中起著很重要的作用，可能先於智慧生命存在於惡劣環境下。
乳酸菌電子顯微鏡圖（圖片來源中科院微生物所）
暢想地外生命
極端環境下的微生物具有對抗多種極端環境的能力，如我國科學家發現的耐輻射微生物特別是耐輻射真菌還有很強的耐重金屬（如鉛、鉻、鈷、鎳、銅）、耐紫外、耐有毒有機物、耐旱和耐鹽等特性，對重金屬具有富採、轉化、釋放等功；最近發現有生存於高溫環境最適生長溫度為10~103 ℃甚至有高達105 ℃的超嗜熱專性厭氧細菌，亦發現有能生長在南極的嗜冷厭氧菌，尚發現有能在2~25%鹽濃度中生長的專性厭氧發酵的嗜鹽菌。
這些極端環境下微生物為了我們打開了思索的閘門，通過對地球上類似火星環境微生物的瞭解，火星相似環境下，是不是也生活著和地球一樣豐富多彩的微生物資源，是不是也在經歷著地球生命演化的過程，而這些微生物也正像地球早期的藻類、藍細菌等先驅生命一樣在改變著火星的環境，使火星更加適合多種生命形式的存在？讓我們張開想象的翅膀，一起去浩瀚的宇宙探秘地外生命！
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