火星模拟土壤对缓步动物短期存活的影响研究：以Ramazzottius cf. varieornatus和Hypsibius exemplaris为例

《International Journal of Astrobiology》：Short-term survival of tardigrades (Ramazzottius cf. varieornatus and Hypsibius exemplaris ) in martian regolith simulants (MGS-1 and OUCM-1)

本刊推荐：为评估火星土壤潜在宜居性及支持植物生长的功能性土壤构建，研究人员开展火星模拟土壤（MGS-1、OUCM-1）对两种缓步动物（Ramazzottius cf. varieornatus、Hypsibius exemplaris）短期存活影响研究。结果表明模拟土壤显著抑制缓步动物活性，但洗涤处理可降低MGS-1毒性。该研究为火星农业生态系统构建提供关键数据，对行星保护政策制定具有重要启示。

　　

随着人类火星探测计划的推进，火星土壤能否支持生命生存成为关乎科学探索与行星保护的双重命题。火星表面环境极其严酷：大气压仅7毫巴，温度波动达173摄氏度，紫外线辐射强度达50瓦/平方米，更含有高氯酸盐等有毒成分。在这片看似荒芜的土地上，未来宇航员如何实现食物自给？意外释放的地球生物会否对火星环境造成不可逆影响？这些问题的答案都埋藏在火星土壤的奥秘中。

近日发表于《International Journal of Astrobiology》的研究首次将目光投向微小的土壤动物——缓步动物（Tardigrada）。这些不足1毫米的八足水生微生物被誉为"自然界的终极生存专家"，在隐生状态（cryptobiosis）下可耐受太空真空、极端温度和强辐射。研究团队选取Ramazzottius cf. varieornatus和Hypsibius exemplaris两种缓步动物，将其暴露于模拟火星盖尔撞击坑Rocknest沉积层的两种土壤模拟物（MGS-1和OUCM-1）中，观察它们在活跃状态下的生存能力。

研究采用密度离心法（density centrifugation）制备缓步动物接种体，通过LUDOX? TM-50胶体硅溶液分离生物体与沉积物。实验设置对照组（陆地沙土）、MGS-1组、OUCM-1组及洗涤MGS-1组，在15-20摄氏度下进行为期4天的暴露实验。活性评估通过Sedgewick Rafter计数板在100倍显微镜下观察运动个体，采用广义线性模型（GLM）进行统计分析。

结果

缓步动物存活率显著下降

数据显示，模拟土壤中的活跃缓步动物数量在四天内急剧减少，而对照组保持稳定。MGS-1组危害最大，H. exemplaris在暴露两天后全部死亡。OUCM-1组危害较轻，其中Ramazzottius S778种群受影响最小。洗涤后的MGS-1组存活率与对照组无显著差异。

矿物附着现象普遍

活跃与失活个体均观察到矿物颗粒附着现象，表面呈现粗糙外观，而对照组个体外表光滑。部分失活动物口腔附近发现矿物颗粒，提示可能的机械损伤或摄食障碍。

统计模型确认关键影响因素

广义线性回归模型表明时间、模拟土壤类型和物种均为显著预测因子（p<0.0001）。模型验证了MGS-1和OUCM-1的抑制作用，且Ramazzottius比H. exemplaris更具耐受性。

讨论与结论

研究排除了pH值（所有提取物pH 6.5-8.2）和溶质浓度的影响，指出模拟土壤的特定化学性质是导致毒性的主因。尽管MGS-1提取物总溶解固体达5319 mg/L，属中度盐水，但仍低于已知缓步动物的耐盐极限（如Halobiotus crispae可耐受40 ppt盐度）。洗涤处理显著降低毒性现象，提示毒性物质具水溶性。

本研究首次证实火星模拟土壤对多细胞动物的抑制作用，为火星农业生态系统的物种选择提供关键依据。若OUCM-1更接近真实火星土壤，则无需改良即可构建土壤微生物组；若MGS-1更具代表性，则行星保护目标更易实现。未来需进一步研究单个化学物质的毒性机制及颗粒物影响，为地外生命探索划定更精确的生存边界。