提问
火星恶劣的环境导致
生命很难在火星上生存，
改造火星计划真的有可能实现吗？
回答
火星的环境确实严酷：超低气压、强烈辐射、极端温差……听起来的确不适合生命生存。但你知道吗？有一种不起眼的小植物，居然能在这些极端条件下顽强“活着”，它就是——齿肋赤藓。名字听起来有点陌生？读起来有点拗口？没关系，接下来我们就一起了解一下它惊人的生存本领，或许它正是我们改造火星生态的“绿先锋”。
Part 1
沙漠“地毯”——给点水就
“满血复活”的齿肋赤藓
你知道吗?在沙漠中，有一种植物可以在干旱的条件下“死而复生”，它就是齿肋赤藓。作为一种体型微小的苔藓植物，连同假根在内，整株高度通常不到1厘米。但它却广泛分布于北半球的干旱地区，从我国新疆的古尔班通古特沙漠到欧洲部分地区再至美国的莫哈维沙漠，都能见到它的身影。因长期生活在极端干旱、贫瘠的环境中，齿肋赤藓进化出了一种极端脱水耐受能力：当失水超过98%时，整株植物会变成深褐色甚至黑色的小团，看似枯死，实则进入了一种“假死”的休眠状态。一旦重新获得水分，它便能在几秒内恢复绿色，在数分钟内重新启动光合作用，展现出惊人的生命力。
这类“死而复生”的能力让它成为干旱生态系统中极为独特的存在，吸引了科学界的广泛关注。此外，齿肋赤藓还与其他微生物共同组成“生物土壤结皮”，在沙漠表面形成一层类似“绿色地毯”的结构。这种结皮不仅能牢固固定松散的沙土，减少风蚀和沙尘暴的发生，还能截留宝贵的水分，改善土壤湿度，为其他植物的生长创造有利条件。更重要的是，它还能够阻止外来植物入侵，维持本地生态系统的稳定性和多样性。
可以说，看似不起眼的齿肋赤藓，但却是名副其实的“沙漠守护者”和荒漠绿化的重要功臣。
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图1 齿肋赤藓结皮的全球地理分布(A)；中国古尔班通古特沙漠中典型的齿肋赤藓结皮生境(B)；干燥状态的齿肋赤藓结皮(C)； 含水状态的齿肋赤藓结皮(D)；冬季积雪覆盖下的冻结状态齿肋赤藓结皮(E)
Part 2
这么“硬核”的植物，
它能在火星上生存吗？
众所周知，现代火星的环境极为恶劣：大气稀薄、气候寒冷干燥，表面温度可低至−100 ℃以下，空气中几乎全是二氧化碳，且缺乏有效的磁场和臭氧层保护，导致强烈的宇宙辐射和紫外线持续照射其地表。在这样极端的条件下，至今尚未在火星上发现任何生命迹象，人类普遍认为生命难以在这种星球上存活。然而，我们今天的主角——齿肋赤藓将以其三大“硬核”本领，打破这一固有印象，展现出其在火星生存的潜力。
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图2 现代火星表面的几种极端环境以及由火星车拍摄的火星表面图
本领一：干而不死——
耐受自身98%以上的细胞脱水
RECRUIT
为了探究齿肋赤藓对极度脱水的耐受性，研究人员在实验室中对其进行了空气干燥处理。这一过程中，当植株吸水饱和时呈绿色，随着水分的不断蒸发流失，颜色逐渐变为深绿色，最终在完全脱水状态下呈现黑色外观。但在复水后仅需2秒，脱水后的齿肋赤藓就能再次变为绿色。且在复水后20秒内水合含量即可恢复至80%以上，并在2分钟内基本达到完全水合状态。更重要的是，复水后的植株不仅在结构上恢复完整，还能迅速恢复光合作用，表明其细胞器和代谢系统在脱水过程中并未受到致命破坏。
图3 齿肋赤藓在脱水-复水过程中的表型变化与生理响应：齿肋赤藓结皮在脱水及随后的复水过程中表现出的表型变化(A)；单株齿肋赤藓植物在脱水过程中的表型变化(B)
本领二：冻而不死——
耐受-196 °C超低温速冻
RECRUIT
为了探索齿肋赤藓在极端低温条件下的生存极限，研究人员将其分别在不同水分状态下暴露于超低温环境中：将完全干燥（0%–2%相对含水量）和充分含水（100%相对含水量）的植株，分别置于−80 ℃的超低温冰箱中保存3年或5年，或浸入−196 ℃的液氮中保存15天或30天。随后，这些样本被转移至沙质基质中，在适宜条件下进行复水和恢复培养，以观察其再生能力。
实验结果显示，干燥状态的齿肋赤藓在经历多年低温处理后仍具备存活能力，且可萌发新枝条。未经历冷冻的对照样本在复水后第5天便可见到1至2个新枝条，并在30天内逐渐达到再生峰值。相比之下，经过−80 ℃冷冻3年处理的样本在5天内平均萌发0.22±0.15个新枝条，而5年处理组的该数值为0.10±0.10，表明极端低温会延迟其再生活性。此外，令人惊讶的是，尽管液氮的温度低至−196 ℃，干燥样本在其中存储15天和30天后依然能够恢复生长，最终平均形成约两个新枝条，再生率高达95%。
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图4 齿肋赤藓对极低温耐受性的测定实验
本领三：照而不死——
耐受超过5000 Gy伽马辐射
通过模拟伽马射线辐照实验，科学家发现齿肋赤藓在极端环境下展现出惊人的生存能力，远超常规植物。无论是在极度干燥还是完全湿润的状态下，即使暴露于高达16000 Gy的γ射线，这种苔藓在合适条件下依然能恢复生长。实验显示，低剂量辐射（500-1000 Gy）不仅未对其造成损伤，反而刺激了新枝条的生长；中等剂量（2000-4000 Gy）虽导致再生延迟和部分叶片黄化，但大部分样本仍能逐步恢复。直至辐射强度升至8000 Gy及以上，齿肋赤藓才几乎完全失去生命迹象。综合来看，齿肋赤藓的平均致死剂量约为5000 Gy，远超地球上绝大多数植物的耐受范围，是名副其实的“辐射超级耐受者”。
图5 γ射线辐照对齿肋赤藓植株存活与再生的影响
Part 3
挑战“火星生存极限”：齿肋赤藓
的火星环境模拟舱适应力
有了这三项本领，那么面对火星综合极端环境，齿肋赤藓是否还能保持活性呢？为此，研究人员将其置于模拟火星舱的综合实验装置中，模拟了火星表面的一系列典型逆境因素。这些条件包括极低气压（约650±30帕）、剧烈的昼夜温差（−60 ℃至20 ℃）、高浓度二氧化碳大气（95% CO2）以及复杂的紫外线辐射环境。结果表明，尽管在多重极端条件胁迫下赤肋赤藓会暂时进入休眠状态，但在恢复至适宜的地球环境后，它依然能够成功萌发，焕发出新的生命活力。这一实验不仅验证了齿肋赤藓出色的极端环境适应性，也首次证明高等植物在模拟火星环境中能够经历完整的生存与再生过程。
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图6 齿肋赤藓在类火星环境实验舱中的耐受性测试
Part 4
结语：齿肋赤藓——
火星绿化的“先锋物种”
打造一个类似于地球的“绿色星球”，为人类开辟新的生存空间，是科学家长期以来的宏伟目标。而寻找能够适应外星环境的极端生命体，并在遥远星球上重启生命演化的旅程，正是这个梦想的关键一步。齿肋赤藓，作为一种生命力极强的苔藓植物，不仅为火星生物圈的构建提供了可能，也有望成为未来火星殖民计划中最具潜力的“先锋物种”。
咋样？现在还觉得拗口吗？是不是已经开始期待，也许在不久的将来，搭载齿肋赤藓去火星，给火星表面铺上一层“绿色地毯”，或许将成为我们移民火星建立另一片绿色家园的新起点。
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图7 将齿肋赤藓种在火星上，对火星进行“绿化”
参考文献
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来源：石头科普工作室
编辑：亦山
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