大腸桿菌的著色掃描電子顯微圖片。最新研究表明，大腸桿菌可以在比地球重力大40萬倍的超重環(huán)境下生存、繁殖。

據(jù)國外媒體報(bào)道，如果確實(shí)存在外星生命，那么它們可能適應(yīng)比科學(xué)們想像中更加極端的環(huán)境，因?yàn)榫薮蟮闹亓λ坪鯇ξ⑸锊]有產(chǎn)生太大的作用。近日，日本海洋與地球科學(xué)技術(shù)研究社科學(xué)家一項(xiàng)最新研究顯示，在比地球重力大40萬倍的超重環(huán)境下，多種不同種類的細(xì)菌仍然可以存活和繁殖。

最新研究表明，外星生命生存的環(huán)境范圍可能要寬得多，它們甚至還可能存活于由隕星撞擊和噴射產(chǎn)生的高重力環(huán)境中。如果是這樣，那么行星之間的生命交換就完全有可能。日本海洋與地球科學(xué)技術(shù)研究社科學(xué)家Shigeru Deguchi是最新研究項(xiàng)目的主要負(fù)責(zé)人。Shigeru Deguchi表示，“生命在宇宙中生存的環(huán)境類型和數(shù)量，現(xiàn)在因?yàn)槲覀兊难芯慷蟠笤黾恿恕?rdquo;

意外發(fā)現(xiàn)

Shigeru Deguchi和他的同事最初并非是專門研究微生物在高重力環(huán)境下的忍耐性。相反，他們僅僅是想通過離心分離機(jī)測量大腸桿菌細(xì)胞的密度。當(dāng)研究人員將大腸桿菌加速到重力相當(dāng)于地心引力7500倍的情形時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)這種微生物并沒有錯(cuò)過任何一個(gè)節(jié)拍，它們?nèi)匀簧L、繁殖得相當(dāng)好。Shigeru Deguchi表示，“我們震驚于這一發(fā)現(xiàn)，它刺激著我們的好奇心。因此，我們在更大重力環(huán)境下重復(fù)了同樣的實(shí)驗(yàn)，最終發(fā)現(xiàn)大腸桿菌甚至在40萬倍重力環(huán)境下仍然可以正常生長繁殖，而40萬倍重力是我們通過實(shí)驗(yàn)設(shè)備能夠產(chǎn)生的最大重力。”

對比之下，大約50倍重力環(huán)境可能會(huì)對人類產(chǎn)生嚴(yán)重傷害，甚至死亡，即使處于這種環(huán)境下僅百分之一秒。美國宇航局航天飛機(jī)上的宇航員在起飛和返回時(shí)，可能要承受大約3倍重力的壓力。

研究人員進(jìn)一步擴(kuò)展了他們的實(shí)驗(yàn)，將4種其他類型的微生物暴露于超重環(huán)境下長達(dá)140小時(shí)。他們發(fā)現(xiàn)，另一種微生物脫氮副球菌(Paracoccus denitrificans)也可以在40萬倍重力環(huán)境下繁殖生存。雖然大腸桿菌和脫氮副球菌是耐超重的冠軍，但在大約2萬倍重力環(huán)境下，五種被測試微生物物種都可以繁殖。

Shigeru Deguchi等人最新研究報(bào)告發(fā)表于美國《國家科學(xué)院院刊》之上。

更寬范圍的棲息地

此前的一些研究證明，一些微生物可以在超過1.5萬倍重力環(huán)境下生存。不過，最新研究打破了這一記錄，表明多種微生物實(shí)際上都擁有耐超重的能力。唯一值得與最新發(fā)現(xiàn)相比較的研究成果發(fā)表于1963年，該成果發(fā)現(xiàn)大腸桿菌可耐10萬倍超重力。不過，1963年的研究并沒有吸引人們的關(guān)注，因?yàn)樗傲恕higeru Deguchi介紹說，“這篇論文發(fā)表于1963年，比1965年在黃石國家公園發(fā)現(xiàn)嗜熱微生物要提早兩年。嗜熱微生物的發(fā)現(xiàn)讓微生物可以生存于極端環(huán)境中的理論得到廣泛認(rèn)可。”

最新研究表明，生命可能存在的外星環(huán)境，或許比科學(xué)家們想像中的要極端得多。研究人員表示，這一研究結(jié)果甚至還大大提高了行星之外環(huán)境中生命存在的可能性，比如棕矮星上的環(huán)境也有可能存在生命，而且一些棕矮星溫度可能低到足夠支持生命的存在。

有生源說

最新研究還表明，星球與星球之間的生命交換也完全有可能。在幾十億年間，地球上落下了大約10億噸火星巖石，這些巖石通過隕星撞擊的方式到達(dá)地球。在太陽系或其他星系中，這種行星間的巖石交換在理論上也有可能同時(shí)交換微生物。這也是有生源說的一個(gè)方面。

科學(xué)家們認(rèn)為，隕星撞擊可能產(chǎn)生高達(dá)30萬倍重力。最新研究顯示，微生物可能在這種環(huán)境中生存，而且可以正常繁殖。Shigeru Deguchi認(rèn)為，“如果生命確實(shí)存在于宇宙的其他地方，我們的研究可以進(jìn)一步證明，生命可以像有生源說假定那樣在太陽系內(nèi)傳播。”

推薦原文出處：

PNAS    doi: 10.1073/pnas.1018027108

Microbial growth at hyperaccelerations up to 403,627 × g

Shigeru Deguchia,1, Hirokazu Shimoshigea,2, Mikiko Tsudomea, Sada-atsu Mukaia,b, Robert W. Corkeryc, Susumu Itod, and Koki Horikoshia

Abstract

It is well known that prokaryotic life can withstand extremes of temperature, pH, pressure, and radiation. Little is known about the proliferation of prokaryotic life under conditions of hyperacceleration attributable to extreme gravity, however. We found that living organisms can be surprisingly proliferative during hyperacceleration. In tests reported here, a variety of microorganisms, including Gram-negative Escherichia coli, Paracoccus denitrificans, and Shewanella amazonensis; Gram-positive Lactobacillus delbrueckii; and eukaryotic Saccharomyces cerevisiae, were cultured while being subjected to hyperaccelerative conditions. We observed and quantified robust cellular growth in these cultures across a wide range of hyperacceleration values. Most notably, the organisms P. denitrificans and E. coli were able to proliferate even at 403,627 × g. Analysis shows that the small size of prokaryotic cells is essential for their proliferation under conditions of hyperacceleration. Our results indicate that microorganisms cannot only survive during hyperacceleration but can display such robust proliferative behavior that the habitability of extraterrestrial environments must not be limited by gravity.

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