斯坦福大學(xué)科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的新研究預(yù)測(cè)，生命可以在極度含鹽的環(huán)境中持續(xù)存在，超出了之前認(rèn)為可能的極限。這項(xiàng)新研究是一項(xiàng)名為“跨時(shí)空海洋”的大型合作的一部分，該合作由康奈爾大學(xué)教授布蘭妮·施密特領(lǐng)導(dǎo)，并由美國(guó)宇航局天體生物學(xué)計(jì)劃資助，該計(jì)劃匯集了微生物學(xué)家、地球化學(xué)家和行星科學(xué)家。他們的目標(biāo)是：了解海洋世界和生命如何共同進(jìn)化以產(chǎn)生可檢測(cè)的過(guò)去或現(xiàn)在的生命跡象。了解海洋世界適宜居住的條件，并開(kāi)發(fā)更好的方法來(lái)檢測(cè)生物活動(dòng)信號(hào)，是預(yù)測(cè)太陽(yáng)系其他地方可能發(fā)現(xiàn)生命的步驟。這項(xiàng)研究與12月22日發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》上，基于對(duì)南加州海岸工業(yè)池塘鹽水中發(fā)現(xiàn)的數(shù)千個(gè)單個(gè)細(xì)胞的代謝活動(dòng)的分析，在那里，水從海水中蒸發(fā)以收獲鹽。對(duì)探測(cè)地球以外生命感興趣的科學(xué)家長(zhǎng)期以來(lái)一直在研究鹽分環(huán)境，他們知道液態(tài)水是生命所必需的，而鹽可以讓水在更**的溫度范圍內(nèi)保持液態(tài)。鹽還可以保存生命跡象，就像鹽水中的泡菜一樣。

南灣鹽廠，地球上*咸的水域，本次研究的樣本就是在這收集的，沿著舊金灣飛行，可以看到地球上一些*活躍的微生物發(fā)出霓虹綠、鐵銹紅、粉紅色和橙色的萬(wàn)花筒般的光芒。拼湊而成的顏色反映了適應(yīng)在不同鹽度水平瞎生存的水生微生物的排列，或者科學(xué)家所說(shuō)的“水分活度”——可用于微生物生長(zhǎng)的生物反應(yīng)的水量。在這項(xiàng)研究中，研究人員預(yù)測(cè)了新的生命極限。他們估計(jì)生命在低至0.54的水平下就可能很活躍。斯坦福大學(xué)的科學(xué)家與來(lái)自全國(guó)各地的同事合作，從南灣鹽場(chǎng)收集樣本，該鹽廠是地球上一些*咸水域的所在地。他們從鹽廠不同鹽度的池塘里裝滿了數(shù)百個(gè)瓶子，然后將他們運(yùn)回斯坦福大學(xué)進(jìn)行分析。現(xiàn)場(chǎng)的水分活度測(cè)試由美國(guó)METERGroup,Inc.公司的Aqualab4TE水分活度儀完成。

此前尋找生命水分活度極限的研究使用純培養(yǎng)物來(lái)尋找細(xì)胞分裂停止的點(diǎn)，標(biāo)志著生命的終點(diǎn)。但在這些極端的條件下，生命緩慢痛苦的翻倍。如果研究人員依靠細(xì)胞分裂來(lái)測(cè)試生命核實(shí)停止，他們將面臨長(zhǎng)達(dá)數(shù)年的實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)，而這對(duì)于巴黎這樣的研究生來(lái)說(shuō)是不切實(shí)際的。即使進(jìn)行了細(xì)胞分裂研究，也無(wú)法表明生命何時(shí)停止。事實(shí)上，細(xì)胞可能具有代謝活性，并且即使在不進(jìn)行復(fù)制時(shí)仍非常活躍。因此，帕里斯和德卡斯研究了露天鹽池中的微生物，以確定不同的生命極限——細(xì)胞活動(dòng)的極限。研究團(tuán)隊(duì)對(duì)之前的研究做出了三項(xiàng)關(guān)鍵改進(jìn)。首先，他們沒(méi)有使用純培養(yǎng)物（這是科學(xué)家對(duì)哪種特定微生物物種或菌株*具彈性的標(biāo)準(zhǔn)*佳猜測(cè)），而是進(jìn)入實(shí)際的生態(tài)系統(tǒng)。在鹽廠，環(huán)境自然選擇了*適合這些特定條件的復(fù)雜生物群落。其次，研究人員對(duì)生命使用了更靈活的定義。他們不*認(rèn)為細(xì)胞分裂，而且將細(xì)胞構(gòu)建視為生命的標(biāo)志。“這有點(diǎn)像觀察一個(gè)人吃飯或成長(zhǎng)。這是活躍生命的標(biāo)志，也是復(fù)制的必要先驅(qū)，但觀察速度要快得多”德卡斯說(shuō)：在數(shù)百個(gè)鹽水樣本中（其中一些樣本非常咸，像糖漿一樣濃稠），他們確定了水分活度水平，以及鹽水中的細(xì)胞中含有多少碳和氮。通過(guò)這種方法，他們能夠檢測(cè)到細(xì)胞的生物量何時(shí)增加了1%的一半。相比之下專注于細(xì)胞分裂的傳統(tǒng)方法只能在細(xì)胞生物量大致翻倍后檢測(cè)生物活性。然后，根據(jù)這個(gè)過(guò)程隨著水分活動(dòng)的減少而緩慢，科學(xué)家們預(yù)測(cè)它的活性將完全停止。第三，雖然其他科學(xué)家已經(jīng)大量測(cè)量了鹽水中碳和氮的摻入量，但斯坦福大學(xué)團(tuán)隊(duì)使用斯坦福大學(xué)一種名為nanoSIMS的罕見(jiàn)儀器進(jìn)行了逐個(gè)細(xì)胞分析，該儀器是該國(guó)*有的少數(shù)儀器之一。這種靈敏的技術(shù)使他們能夠觀察其他“腌制”細(xì)胞中單個(gè)細(xì)胞的活動(dòng)，這些細(xì)胞的存在會(huì)掩蓋批量分析中的活動(dòng)信號(hào)，并達(dá)到較低的檢測(cè)限。“環(huán)境樣本的單細(xì)胞活性分析仍然相當(dāng)罕見(jiàn)，”德卡斯說(shuō)。“這是我們分析的關(guān)鍵，隨著它的應(yīng)用越來(lái)越**，我認(rèn)為我們將看到微生物生態(tài)學(xué)方面的進(jìn)展，從了解氣候到人類健康，這些進(jìn)展具有**的相關(guān)性。我們才剛剛開(kāi)始在單細(xì)胞水平上了解微生物世界。”