隨著人類登陸火星的夢想臨近，能否在火星上自給自足地種植食物成為關(guān)鍵問題。由于火星土壤富含高氯酸鹽、重金屬等有害物質(zhì)，且缺乏有機質(zhì)，直接種植幾乎不可能。為此，科學家想到利用地球上最頑強的生物之一：水熊蟲進行探路。這種體型微小的生物能耐受極端環(huán)境，是土壤生態(tài)系統(tǒng)的重要成員。若它們無法適應(yīng)火星土壤，未來農(nóng)業(yè)計劃將面臨巨大挑戰(zhàn)。

那么，有沒有什么生物能先替我們試試這片“毒地”？

就在最近，美國賓夕法尼亞州立大學阿爾圖納分校的科學家們真的做了這個實驗：他們把兩種水熊蟲，以耐輻射著稱的拉馬佐特水熊蟲和實驗室常見的模式水熊蟲扔進了火星土壤模擬物里，看看它們能活幾天。

研究背景與目的

水熊蟲的大名你聽過：能在太空存活，耐輻射、耐干燥、耐冷凍，是天體生物學的明星物種。但在活躍狀態(tài)下，它們其實很嬌氣，需要水膜才能活動進食。在土壤生態(tài)系統(tǒng)中，它們是重要的“中層管理者”，吃細菌、控線蟲，維持土壤健康。

此前，科學家已測試過多種微生物在火星模擬土壤中的生長，部分產(chǎn)甲烷菌和藍藻確實能存活。但作為動物的水熊蟲呢？還沒人試過。

這項研究想搞清楚幾個問題：活躍的水熊蟲能在火星土壤里活多久？不同種類抗性差異大嗎？火星土壤的什么成分最致命？如果用水洗一洗，土壤會不會變宜居？

畢竟，如果水熊蟲能活，其他動物或許也能；如果它們都活不了，那火星農(nóng)場就得另想辦法了。

兩種火星土，一種地球沙

研究者挑選了兩種火星風化層模擬物：MGS-1和OUCM-1。

MGS-1是一種“全球性”模擬物，代表火星表面整體的化學和礦物組成。它由美國Exolith Lab制造，中位粒徑150微米。OUCM-1則是英國開放大學根據(jù)蓋爾隕石坑“巖巢”沉積物的具體成分調(diào)配的，更貼近“好奇號”火星車實地勘探的那個區(qū)域。作為對照，研究者還從馬薩諸塞州的橡樹崖采集了普通沙灘沙，反復清洗、高溫滅菌后備用。

值得一提的是，研究者還特意做了一組“洗過的MGS-1”：把MGS-1用蒸餾水洗了四遍，洗掉可溶性成分，再晾干。這樣就能區(qū)分：傷害水熊蟲的，到底是土壤顆粒本身，還是土壤里溶解的化學物質(zhì)？

兩個品種，多個種群

實驗選用了兩種水熊蟲：拉馬佐特水熊蟲（Ramazzottius cf. varieornatus）和模式水熊蟲（Hypsibius exemplaris）。前者是陸生種，以耐旱、耐輻射著稱；后者是淡水種，實驗室里很好養(yǎng)，但比較嬌氣。

研究者還特意從不同來源獲取了多個種群：兩種模式水熊蟲（Z151和lab strain），以及三種拉馬佐特水熊蟲（CA、S778、S809）。每個種群挑5-15只活躍個體，放進裝了土壤模擬物的培養(yǎng)皿里，提供充足的食物（小球藻），然后在第1、2、4、8天觀察記錄“活躍個體數(shù)”。

火星土確實要命

結(jié)果很清楚：在普通地球沙里，所有水熊蟲都活蹦亂跳，4天后數(shù)量基本沒變。但在火星模擬物里，情況不妙。

MGS-1是最毒的。模式水熊蟲在MGS-1里兩天內(nèi)全軍覆沒。拉馬佐特水熊蟲雖然抗性強一些，但活躍個體數(shù)也明顯下降，大多數(shù)變得行動遲緩。

OUCM-1溫和一些。拉馬佐特水熊蟲在OUCM-1里狀態(tài)還不錯，尤其是一個叫S778的種群，幾乎沒受什么影響。但模式水熊蟲在OUCM-1里依然扛不住，雖然多撐了幾天，但最終也沒能幸免。

洗過的MGS-1就沒毒了

最有趣的發(fā)現(xiàn)來自“洗過的MGS-1”。把MGS-1用水洗四遍之后，它的殺傷力幾乎消失了。在洗過的MGS-1里，所有水熊蟲都活得好好的，狀態(tài)和在地球沙里一樣活躍。

這說明，MGS-1里的毒素是水溶性的，能被洗掉。傷害水熊蟲的不是土壤顆粒本身，也不是酸堿度，而是溶解在水里的某些化學成分。

研究者測量了土壤提取液的電導率，發(fā)現(xiàn)MGS-1的鹽度最高，OUCM-1次之，洗過的MGS-1和地球沙最低。鹽度越高，水熊蟲死得越快。但問題沒那么簡單：所有土壤的鹽度都在水熊蟲的耐受范圍內(nèi)。所以，殺死水熊蟲的不是鹽本身，而是某些特定的化學物質(zhì)，比如硫、鈣、鉀等元素的高濃度組合。

有些水熊蟲天生抗造

不同種類的水熊蟲抗性差異很明顯。拉馬佐特水熊蟲普遍比模式水熊蟲抗造，畢竟拉馬佐特是陸生種，本來就更適應(yīng)環(huán)境波動。但有趣的是，同是拉馬佐特，不同種群的抗性也不一樣。S778種群表現(xiàn)最搶眼，在OUCM-1里幾乎不受影響，在MGS-1里也能堅持很久。研究者猜測，這可能是因為S778原本就來自環(huán)境比較惡劣的地方，自然篩選出了抗性更強的個體。

研究者還拍了很多顯微照片。活躍狀態(tài)的水熊蟲，有的還在爬來爬去，有的只能動一兩根爪子；不活躍的，要么蜷縮成一團，要么身體腫脹變形。最慘的是那些徹底不動的，身體已經(jīng)開始崩解。

有趣的是，無論死活，很多水熊蟲身上都沾滿了礦物顆粒，像是穿了一件石頭外套。有些死掉的水熊蟲，嘴巴附近還堆著礦物顆粒。

總結(jié)

研究有三點發(fā)現(xiàn)：第一，不同火星土壤毒性不同，MGS-1很毒，OUCM-1較溫和，有的水熊蟲能在后者中存活。第二，毒害來自可溶性化學成分，用水洗掉就能變良土。第三，不同種類抗性差異大，未來選品種很重要。

對人類探索而言，如果OUCM-1代表真實火星，農(nóng)場或許可直接種植；如果MGS-1更真實，水洗就能解決問題。火星土壤還自帶殺菌屬性，反而降低污染風險。

當然，這只是第一步。真實火星還有低壓低溫等多重考驗，科學家已經(jīng)在計劃下一步實驗了。

來源：Bakermans C, Vecchi M, Pearce G. Short-term survival of tardigrades (Ramazzottius cf. varieornatus and Hypsibius exemplaris) in martian regolith simulants (MGS-1 and OUCM-1). International Journal of Astrobiology. 2025;24:e28.

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