Clavascidium lacinumlatum有一种内置“防晒霜”，可以抵御短波紫外线。
近日，一项发表于《天体生物学》的研究发现，一种沙漠地衣的内置“防晒霜”能够抵御短波紫外线（UV-C）。尽管这种地衣在漫长的进化过程中从未经历过这些射线。
人们在夏日的海滩或泳池会用防晒霜阻挡紫外线照射，但这种紫外线并不是最糟糕的那种。
紫外线根据波长被分为三类：长波紫外线（UV-A）、中波紫外线（UV-B）和UV-C。其中高剂量的UV-C对细胞有极大的破坏性，以至于医院常用它来消毒。
幸运的是，地球臭氧层阻挡了UV-C。因此，科学家质疑在臭氧层稀缺的行星，如火星或遥远的系外行星，是否有生命存在。
2020年，美国沙漠研究所的天体生物学家Henry Sun在加利福尼亚东南部莫哈维沙漠开展野外工作时，发现一种近乎黑色的地衣——Clavascidium lacinumlatum生长在炎热的沙土中。
地衣是一种藻类和真菌共生的复合体，其中真菌提供生物体结构，而生活在其中的藻类细胞通过光合作用获取能量。
Sun把Clavascidium lacinumlatum的样本带回实验室，由研究生Tejinder Singh进行脱水处理，以防止其生长会掩盖紫外线损伤。然后，Singh把地衣放在紫外线灯下几厘米处照射，而它们看起来还不错。于是Singh在网上购买了功率最强的UV-C灯，其发出的辐射量是火星上的20倍。当他把地球上已知最耐辐射的耐辐射奇球菌放在灯下测试时，后者不到1分钟就死了。
“我们预计这种地衣在这盏灯下能坚持几个小时，最多几天。但它们一直顽强生存着。”Singh说，不过，为了及时完成硕士毕业论文，他在3个月后提取了样本。这可能是有史以来测试UV-C辐射量最高的生物体。
Singh发现，大约一半的地衣藻类细胞存活下来。然后，Singh和Sun研磨并培养了部分存活的地衣。结果，大约一半的藻类细胞在两周后长出了新的绿色菌落，表明它们仍保持着繁殖能力。
不过，该实验仅适用于完整的地衣样本。在UV-C灯下，一层厚厚的没有真菌的藻类细胞会在1分钟内死亡，表明真菌的存在不只是保护其他细胞免受辐射这么简单。
为了进一步确定地衣存活的原因，Sun团队与美国内华达大学雷诺分校的化学家合作，在地衣中发现了可吸收紫外线的次生代谢物。地衣及其他生物会产生一系列这样的化学物质对抗环境压力，如干燥，以及可能危及生命的晒伤等。
但是研究人员指出，由于地球臭氧层被认为出现在约5亿年前，远在第一批地衣进化之前，因此这些次生代谢物不可能进化出抵御UV-C的功能。他们认为地衣进化出这些化合物是为了保护自己免受地球大气影响，因为植物繁殖导致氧气水平上升。虽然氧气对大多数生物体的生存至关重要，但它可以形成高反应性分子，破坏DNA和蛋白质，而紫外线与细胞碰撞时也会产生其中一些分子。
奇怪的是，Clavascidium lacinumlatum并没有将这些化学物质保留在内部，而是将它们转移到了外层，从而起到防晒霜的作用。塑料行业也使用了同样的技术，用类似次生代谢物的化合物对抗紫外线。
“这一结果非常令人兴奋，生命比我们想象的更有韧性。”美国宾夕法尼亚州立大学的天体生物学家Christopher House说。
地衣长期被认为是可以在火星或系外行星生存的生物，理论上这些行星上的辐射是地球的5到40倍。国际空间站的实验甚至表明，地衣可以在太空中生存并进行光合作用。
但美国杨百翰大学的地衣生物学家Steven Leavitt表示，要记住“生存和恢复力并不等同于长寿和繁殖”。换句话说，地衣可以承受一次强烈的辐射，但并不意味着它可以在陌生的外星环境中蓬勃发展数千年。（徐锐）
相关论文信息：
10.1089/ast.2024.0137
0 条