生命可以在比以前已知的盐度高得多的条件下成长

这项研究是一项名为"跨越时空的海洋"（Oceans Across Space and Time）的大型合作项目的一部分，由康奈尔大学艺术与科学学院天文学副教授、康奈尔工程学院地球与大气科学副教授布兰妮-施密特（Britney Schmidt）领导。该项目由美国国家航空航天局的天体生物学计划资助，旨在了解海洋世界和生命如何共同进化，从而在过去或现在产生可探测到的生命迹象。

跨越时空的海洋研究团队在 2019 年的首次实地考察中收集了南湾盐厂的卤水。资料来源：Anne Dekas

这项题为"高盐度盐水中的单细胞分析预测了微生物合成代谢活动的水活性极限"的新研究最近发表在《科学进展》（Science Advances）杂志上。这项研究基于对南加州海岸工业池塘盐水中数千个单细胞代谢活动的分析。

由斯坦福大学领导的研究拓展了我们对整个太阳系潜在宜居空间的认识，以及对一些地球水生栖息地因干旱和引水而变得更咸可能造成的后果的认识。

"从火星到木星的卫星木卫二，整个太阳系都存在含盐环境。了解微生物如何与地球上的这种环境相互作用并在其中生存，对于寻找其他地方的生命至关重要，"施密特说。

长期以来，对探测地球以外生命感兴趣的科学家一直在研究含盐环境，因为他们知道液态水是生命的必要条件，而盐可以让水在更广的温度范围内保持液态。盐还能保存生命迹象，比如盐水中的泡菜。

这个由多个研究所组成的团队从南湾盐厂采集了样本，这里有地球上盐度最高的水域。他们在数百个瓶子里装满了盐厂不同盐度池塘里的盐水，然后对这些盐水进行了分析。

大多数微生物在水活性低于 0.9 的水平（可用于微生物生长的生物反应的水量）时停止分裂，而据报道，在实验室环境中维持细胞分裂的绝对最低水活性水平略高于 0.63。研究人员预测了生命的新极限，估计生命在低至 0.54 的水平下也能活跃。

以往寻找生命水活性极限的研究都是利用纯培养物来寻找细胞分裂停止的时间点，这标志着生命的终点。但在这些极端条件下，生命的加倍速度缓慢得令人痛苦。对细胞分裂的研究并不能说明生命何时消亡；事实上，细胞可能新陈代谢活跃，即使没有复制，也仍然充满活力。

相反，研究人员把细胞活动的极限作为生命的一个更灵活的定义，因为它认为细胞分裂和细胞构建都是生命的标志。

在数以百计的盐水样本中（其中一些盐水咸得像糖浆一样粘稠），他们确定了水的活性水平，以及盐水中的细胞吸收了多少碳和氮。通过这种方法，他们能够检测到细胞的生物量何时增加，增加的幅度甚至只有一半（1%）。相比之下，以细胞分裂为重点的传统方法只能在细胞的生物量增加大约一倍后才能检测到生物活动。然后，根据这一过程是如何随着水活性的降低而减慢的，科学家们预测了这一过程何时会完全停止的分界线。

这项研究挑战了以前关于生命水活性极限的看法。虽然大多数微生物在低于 0.9 的水活性水平时就会停止分裂，但这项研究表明，生命在低至 0.54 的水平时也会活跃。通过关注细胞活动，包括细胞构建，研究人员能够在传统方法无法探测到的条件下探测到生命迹象。