自太空時(shí)代開(kāi)始以來(lái)，人類(lèi)已經(jīng)向火星發(fā)射了大約30架航天器，有些已經(jīng)登陸并開(kāi)展了多年的探測(cè)。這些航天器是否對(duì)火星環(huán)境產(chǎn)生了影響？美國(guó)威爾康奈爾醫(yī)學(xué)院的遺傳學(xué)家克里斯托弗·梅森認(rèn)為，對(duì)于哪些微生物可能在火星之旅幸存下來(lái)的問(wèn)題，現(xiàn)在已經(jīng)有了一些初步答案。

目前，毅力號(hào)（Perseverance）火星車(chē)正在這顆紅色星球的表面持續(xù)工作著。這是一臺(tái)和普通汽車(chē)差不多大小的火星漫游車(chē)，于今年2月18日安全降落在火星表面，其最高時(shí)速只有不足每小時(shí)152米。不過(guò)，毅力號(hào)攜帶著多種工具、儀器和實(shí)驗(yàn)設(shè)備，并已經(jīng)取得了一些突破性的成果。

在這臺(tái)3米長(zhǎng)的火星探測(cè)車(chē)上，裝有一臺(tái)能將稀薄且富含二氧化碳的火星空氣轉(zhuǎn)化為氧氣的機(jī)器，以及一架紙巾盒大小的直升機(jī)。這架被稱(chēng)為“機(jī)智號(hào)”（Ingenuity）的無(wú)人直升機(jī)在另一個(gè)星球上首次實(shí)現(xiàn)了有動(dòng)力的受控飛行，每次飛行的時(shí)間都更長(zhǎng)，飛行的高度也更高。

那么，有沒(méi)有什么其他東西也和這些航天器一起來(lái)到火星上呢？是否有來(lái)自地球的微量細(xì)菌或孢子被意外帶入太空，并在火星上安家？

盡管美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）及其噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（JPL）的工程師們都遵循精確而全面的規(guī)程，以確保航天器在執(zhí)行太空任務(wù)的過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)被任何生物體“搭便車(chē)”的情況，但最近的兩項(xiàng)研究突出了一些隱憂(yōu)：一些生物可能在清洗過(guò)程以及前往火星的過(guò)程中存活下來(lái)，同時(shí)某些微生物物種在太空中可能會(huì)加速進(jìn)化。

首先，讓我們從毅力號(hào)火星車(chē)的建造過(guò)程開(kāi)始說(shuō)起。在噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的航天器組裝設(shè)施（SAF）中，包括毅力號(hào)在內(nèi)的大多數(shù)航天器都是像洋蔥一樣，一層一層精心建造起來(lái)的;各個(gè)部件在安裝之前，都要經(jīng)過(guò)清潔和消毒。這種方法確保了航天設(shè)備在執(zhí)行任務(wù)時(shí)幾乎不會(huì)攜帶任何細(xì)菌、病毒、真菌或孢子。

NASA的航天器是在ISO-5潔凈室（ISO-1表示最潔凈的設(shè)施，ISO-9表示最不潔凈的設(shè)施）中建造的，具有空氣過(guò)濾器和嚴(yán)格的生物控制程序。通過(guò)這些設(shè)計(jì)，確保了每平方英尺中只有數(shù)百個(gè)顆粒的污染，理想情況下，每平方米的孢子數(shù)不會(huì)超過(guò)幾十個(gè)。

然而，零生物量是幾乎不可能做到的。微生物在地球上已經(jīng)存在了數(shù)十億年，它們無(wú)處不在。無(wú)論是在我們的體內(nèi)，還是我們的身體表面，抑或我們周?chē)沫h(huán)境中，都有無(wú)數(shù)的微生物。有些微生物甚至能溜進(jìn)最潔凈的房間。

在過(guò)去，生物污染的檢測(cè)主要是用拭子在設(shè)備上擦拭，然后放到培養(yǎng)基中培養(yǎng)，以了解微生物生命的生長(zhǎng)能力。目前，克里斯托弗·梅森等研究者使用的新方法是先采集樣品，再提取其中所有的DNA，然后用“鳥(niǎo)槍法”進(jìn)行測(cè)序。顧名思義，這就像用獵槍來(lái)?yè)舸驑悠分械募?xì)胞，把它們打斷成數(shù)十億個(gè)DNA片段，然后對(duì)每個(gè)片段進(jìn)行測(cè)序。之后，每個(gè)片段（或“讀取”的序列）可以與序列數(shù)據(jù)庫(kù)中已知的物種基因組進(jìn)行比對(duì)。

目前，研究人員不僅可以對(duì)培養(yǎng)的微生物進(jìn)行DNA測(cè)序，也可以對(duì)潔凈室的DNA進(jìn)行測(cè)序，因此能更全面地了解哪些微生物能存在于潔凈環(huán)境下，甚至可以在太空的真空環(huán)境下生存。

在噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的潔凈室里，研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了微生物的證據(jù)，這些微生物在太空任務(wù)中可能會(huì)造成問(wèn)題。這些有機(jī)體具有更多與DNA修復(fù)有關(guān)的基因，使它們具有更強(qiáng)的抗輻射能力，可以在物體表面和設(shè)備上形成生物膜，并能夠在干燥、寒冷的環(huán)境中生存。事實(shí)上，潔凈室可能在微生物的進(jìn)化中扮演了重要角色，將最頑強(qiáng)的微生物選擇了出來(lái)，從而使它們有更大的機(jī)會(huì)在火星之旅中生存下來(lái)。

這些發(fā)現(xiàn)或許對(duì)防止星際間的“正向污染”有所啟發(fā)。所謂正向污染，是指在太空探索階段，人造宇宙飛船可能會(huì)將一些嗜極生命（有意或無(wú)意地）帶到另一個(gè)星球。這涉及一個(gè)重要的問(wèn)題，那就是確保宇宙其他地方可能存在的任何生命能夠完好無(wú)損，因?yàn)橐坏┯行碌纳镞M(jìn)入一個(gè)新的生態(tài)系統(tǒng)，就可能造成嚴(yán)重破壞。

在地球上，人類(lèi)在防止這類(lèi)破壞方面的記錄很糟糕。例如，19世紀(jì)時(shí)，歐洲人將天花等病毒傳播到了北美大陸，使美洲原住民遭到了毀滅性的打擊。即使在2020年，人類(lèi)也未能遏制導(dǎo)致新型冠狀病毒在全球范圍內(nèi)的蔓延。

從科學(xué)的角度來(lái)看，正向污染也是不可取的?？茖W(xué)家需要確定在其他星球上發(fā)現(xiàn)的任何生命都是真正的外星生命，而不是長(zhǎng)著奇異外形，但根本上來(lái)自地球的“污染”。即使經(jīng)過(guò)輻射和消毒程序，微生物也有可能“搭便車(chē)”到達(dá)火星。它們的基因組可能會(huì)發(fā)生巨大變化，看起來(lái)真的如同外星生命，就像近年在國(guó)際空間站上發(fā)生進(jìn)化的微生物一樣。如果在火星土壤中發(fā)現(xiàn)這些物種，可能會(huì)導(dǎo)致研究者對(duì)生命或火星生命普遍特征的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。

對(duì)宇航員來(lái)說(shuō)，被送入太空的微生物也可能造成更直接的問(wèn)題，即對(duì)他們的健康構(gòu)成威脅。如果這些微生物形成菌落并粘在一起，甚至可能造成生命維持設(shè)備的故障。

不過(guò)，行星間的保護(hù)是雙向的，其另一個(gè)重要組成部分便是避免“逆向污染”，即帶回地球的任何東西都可能會(huì)對(duì)包括人類(lèi)在內(nèi)的地球生命構(gòu)成威脅。這是許多科幻電影的主題，邪惡的“外星”入侵者威脅著地球上的所有生命。當(dāng)美國(guó)國(guó)家航空航天局和歐洲空間局在2028年發(fā)射火星任務(wù)時(shí)，這將成為一個(gè)非?，F(xiàn)實(shí)的問(wèn)題。如果一切按照目前的計(jì)劃進(jìn)行，火星樣品返回任務(wù)將在2032年帶回第一批火星樣品。

然而，如果我們確實(shí)在火星上發(fā)現(xiàn)了生命跡象的話，這些生命有可能真的來(lái)自地球。早在1971年，兩架蘇聯(lián)探測(cè)器就登陸了火星表面，隨后在1976年，美國(guó)海盜1號(hào)（Viking 1）著陸器也成功登陸這個(gè)紅色星球?；鹦巧峡赡鼙Ａ糁恍┪⑸锼樾迹踔吝€有人類(lèi)DNA。當(dāng)然，考慮到火星具有全球性的沙塵暴，而可能隨這些航天器而來(lái)的DNA極其微量，因此即使發(fā)現(xiàn)生命跡象的話，也不太可能來(lái)自地球。

不過(guò)，即使毅力號(hào)——或者之前的任務(wù)——確實(shí)偶然地將生物體或DNA從地球帶到了火星，我們也有辦法將其與任何真正源自火星的生命區(qū)分開(kāi)來(lái)。關(guān)于生命來(lái)源的信息就隱藏在DNA序列中。一個(gè)正在進(jìn)行的名為“Metasub”（地鐵和城市生物群落的宏基因組學(xué)）的項(xiàng)目正在世界上100多個(gè)城市中進(jìn)行DNA測(cè)序。美國(guó)威爾康奈爾醫(yī)學(xué)院實(shí)驗(yàn)室的研究人員、Metasub團(tuán)隊(duì)和瑞士的一個(gè)研究小組日前發(fā)布了相關(guān)的全球宏基因組數(shù)據(jù)，以創(chuàng)建一個(gè)“行星基因索引”，收錄了迄今為止觀察到的所有已測(cè)序的DNA。

通過(guò)將在火星上發(fā)現(xiàn)的任何DNA與噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的潔凈室、世界各國(guó)地鐵、臨床樣品、廢水或毅力號(hào)探測(cè)器離開(kāi)地球前其表面所獲取的DNA序列進(jìn)行比較，研究人員應(yīng)該就能了解是否取得了新的重大發(fā)現(xiàn)。

即使人類(lèi)在對(duì)太陽(yáng)系的探索中無(wú)意中把微生物帶到了其他行星，它們也很可能不會(huì)像剛離開(kāi)地球時(shí)那樣。太空旅行的考驗(yàn)和不尋常的環(huán)境條件將對(duì)它們產(chǎn)生影響，并導(dǎo)致它們進(jìn)化。如果一種來(lái)自地球的生物體已經(jīng)適應(yīng)了太空或火星環(huán)境，科學(xué)家手中的遺傳學(xué)工具將幫助我們弄清楚它是如何發(fā)生變化，以及為什么會(huì)發(fā)生變化。

事實(shí)上，噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室和威爾康奈爾醫(yī)學(xué)院實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家日前在國(guó)際空間站上發(fā)現(xiàn)的新物種就表現(xiàn)出類(lèi)似于在潔凈室中發(fā)現(xiàn)的適應(yīng)性，包括抗高水平輻射等。隨著越來(lái)越多的極端生物被編入名為“極端微生物組計(jì)劃”（Extreme Microbiome Project）的項(xiàng)目中，它們的進(jìn)化潛力很可能也將為人類(lèi)提供幫助。例如，我們可以利用它們的適應(yīng)性來(lái)尋找新的防曬霜，或新的DNA修復(fù)酶，以防止導(dǎo)致癌癥的有害突變;或者幫助開(kāi)發(fā)新的藥物。

最終，當(dāng)人類(lèi)踏上火星時(shí)，也將攜帶著生活在體內(nèi)的微生物。這些微生物也可能會(huì)適應(yīng)、變異和改變。人類(lèi)也可以從它們身上學(xué)到很多東西;它們甚至可能讓登上火星的人更容易適應(yīng)火星生活。而且，人類(lèi)可以對(duì)適應(yīng)火星環(huán)境的獨(dú)特基因組進(jìn)行測(cè)序，然后傳回地球做進(jìn)一步鑒定，再用于兩個(gè)星球上的治療和研究。

考慮到所有計(jì)劃中的火星任務(wù)，可以說(shuō)，人類(lèi)正處于行星間生物學(xué)新時(shí)代的前沿;我們將了解生物在一個(gè)星球上的適應(yīng)性，并將其應(yīng)用到另一個(gè)星球上。進(jìn)化和遺傳適應(yīng)的教訓(xùn)銘刻在每一種生物的DNA中，即使到了火星環(huán)境也是如此。當(dāng)科學(xué)家對(duì)這些生物進(jìn)行DNA測(cè)序時(shí)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)火星留下的對(duì)生物新的選擇壓力，打開(kāi)了全新的進(jìn)化歷程。

這不僅僅是出于無(wú)聊的好奇心，而是人類(lèi)這個(gè)物種要背負(fù)起保護(hù)和延續(xù)所有其他物種的責(zé)任。只有人類(lèi)才懂得什么是滅絕，因此也只有人類(lèi)才能阻止它，這適用于今天，也適用于幾十億年后，屆時(shí)地球上的海洋將開(kāi)始沸騰，陸地會(huì)變得太熱而無(wú)法生存。當(dāng)人類(lèi)開(kāi)始向其他星球進(jìn)發(fā)時(shí)，將不可避免地造成正向污染，但在這種情況下，我們別無(wú)選擇。最終，謹(jǐn)慎和負(fù)責(zé)任的正向污染將是保護(hù)生命的唯一途徑，這或許也將是人類(lèi)在未來(lái)500年內(nèi)必須實(shí)現(xiàn)的飛躍。439F9D88-800F-45AB-BCF5-28C85AFF37C5