小石榴說科普｜沙漠中的“復(fù)活者”齒肋赤蘚究竟有啥“生存之道”？

　　近日，中國科學院新疆生態(tài)與地理研究所發(fā)布消息稱，在第三次新疆綜合科學考察期間，科研人員在沙漠極端環(huán)境中發(fā)現(xiàn)一種有望在火星存活的植物齒肋赤蘚。它是一種分布于全球的苔蘚物種，在嚴酷的沙漠、山區(qū)和環(huán)極地區(qū)生長茂盛?？梢詫⑵浯_定為火星上的“生長先驅(qū)植物”。

　　項目團隊還通過研究發(fā)現(xiàn)，在復(fù)合多重逆境的火星模擬條件下，齒肋赤蘚仍能存活并在恢復(fù)適宜環(huán)境后再生出新的植株。

齒肋赤蘚。

　　極端測試表明，這種植物能夠在零下80攝氏度下保存5年，在零下196攝氏度下保存一個月還能恢復(fù)生機。在5000格雷宇宙輻射下依然能夠存活，而人類在50格雷下就會死亡。

“死不了”的沙漠“地毯”

齒肋赤蘚5秒復(fù)活。

齒肋赤蘚5秒復(fù)活特寫鏡頭。

　　這個黑乎乎的齒肋赤蘚，只有2-8毫米，特別小。所謂“干而不死”，是指它具有極強的耐干燥、抗高溫等綜合抗性，在沙漠里我們看著它像死了，但它沒有死，只是在一種休眠的狀態(tài)。而“死而復(fù)生”，指的就是上面那樣給它一滴水立馬就復(fù)蘇的過程。

　　水飽和時，齒肋赤蘚呈現(xiàn)綠色，隨著水分的逐漸流失，植物變成深綠色，然后變黑，重新補水后僅兩秒鐘又變回綠色。

齒肋赤蘚，拉丁名Syntrichia caninervis，從左到右分別為，古爾班通古特沙漠生物結(jié)皮、干燥脫水狀態(tài)的苔蘚、復(fù)水3-5秒后的苔蘚。中國科學院新疆生態(tài)與地理研究所高貝　供圖　

　　齒肋赤蘚在新疆廣泛分布于古爾班通古特沙漠，對維持沙漠穩(wěn)定性有很好的作用，是科學家們研究植物抗逆性非常理想的材料，目前相關(guān)研究人員還在致力于抗逆基因的延伸，希望將齒肋赤蘚的抗逆基因資源用于更廣泛的領(lǐng)域。可以作為地被層對干旱區(qū)沙漠化生態(tài)防治及修復(fù)中發(fā)揮作用；此外，它“干而不死，死而復(fù)生”的極端耐逆基因資源在未來將具有非常大的應(yīng)用前景。

極端環(huán)境中的生存秘訣

　　齒肋赤蘚葉頂端白色的芒尖能反射強烈的陽光；芒尖的發(fā)育創(chuàng)新性實現(xiàn)了“自上而下”吸水模式，是一種極其高效的從大氣中集水—輸水的智慧裝置。在生理和代謝層面，齒肋赤蘚能夠保留關(guān)鍵代謝產(chǎn)物，如蔗糖和麥芽糖等。它還具有很強的清除體內(nèi)氧自由基的能力，通過積累高水平的抗氧化酶來保護自身免受損傷。也正是這些特征，造就了齒肋赤蘚對極端環(huán)境的耐受力。

　　齒肋赤蘚之所以能夠在極端環(huán)境中生存，還得益于其獨特的形態(tài)、生理和分子適應(yīng)機制：

　　形態(tài)結(jié)構(gòu)：齒肋赤蘚葉片卷曲，葉尖白色芒毛，可以有效減少水分蒸發(fā)和反射紫外線，保護自身免受強光和高溫的傷害。

　　生理代謝：在干旱脅迫下，齒肋赤蘚會進入選擇性代謝休眠狀態(tài)，保留關(guān)鍵代謝物質(zhì)，如蔗糖和麥芽糖，以維持細胞結(jié)構(gòu)和功能的穩(wěn)定性。當水分恢復(fù)時，這些物質(zhì)又能提供能量，幫助植物快速復(fù)蘇。

　　分子機制：齒肋赤蘚的基因組中含有大量與脅迫響應(yīng)相關(guān)的基因，如脫水素基因、抗氧化酶基因等，它們能夠幫助植物抵御干旱、低溫和輻射等脅迫。

　　除了耐干燥、抗高溫，齒肋赤蘚還展現(xiàn)出其他驚人的生存能力：

　　耐低溫：齒肋赤蘚能夠耐受 -196℃ 的超低溫，即使在液氮中保存一個月或在 -80℃ 的冷凍柜中保存五年，依然能夠恢復(fù)生機并再生新枝。

　　抗輻射：齒肋赤蘚對伽馬輻射具有超強抵抗力，其半致死劑量高達 5000 Gy，遠高于人類的 2.5-4.5 Gy 和大多數(shù)植物的 1000 Gy。在模擬火星環(huán)境的實驗中，齒肋赤蘚能夠耐受缺氧、干旱、低溫和強烈紫外輻射等多種極端條件，并維持生長和繁殖能力。

　　此外，齒肋赤蘚還能通過保水固沙、促進碳氮循環(huán)、改善土壤肥力等方式改善土壤及大氣環(huán)境，利于其他荒漠植物的定居及存活。

齒肋赤蘚在模擬火星環(huán)境下能夠存活。來源：央視新聞

　　編輯：馬新玲

　　素材來源：央視新聞、《中國科學報》 、新疆生態(tài)與地理研究所、新疆廣播電視臺等

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