研究人員認為，一座位於火山口的極酸湖泊可能能夠展示出，生命是如何曾經生存於火星上的
在火星上搜尋生命並不是件容易的事。不僅僅是因為我們難以到達火星上，也是因為就我們所知，火星極度不適宜居住。然而，地球上的有些地方可以告訴我們，生命是如何可能曾經生存於火星上的，即便不是指現在，也是指火星 45 億年歷史上的某個時間點。你可能會認為這個地方是指沙漠，而你可能是對的。不過，火星環境的嚴苛程度遠超過沙漠更多。
絕對不是樂土
科學家們調查了一些以某種方式，在地球上最不宜居的地方之一中存活下來的微生物：這個地方是哥斯大黎加一個火山口中，又熱又毒又酸的湖泊。這些嗜極微生物適應極端環境的方式可能可以告訴我們，微生物是曾經如何能在較年輕、較潮溼、以及較多火山的火星上生活的。
科羅拉多大學波德分校（University of Colorado Boulder）的天體生物學家賈斯汀·王研究員（Justin Wang）說：「我們關鍵的發現之一是，在這個極端的火山湖中，我們雖然僅偵測到了幾種微生物，但是它們可能有多種方式能生存下去。我們認為，當火山爆發發生時，它們藉由在湖泊邊緣生存而做到這點。這時，擁有相對廣泛的基因序列將很有用。」
這個湖泊被稱為 Laguna Caliente（西班牙語，意思為「熱潟湖」），坐落於哥斯大黎加活躍的波阿斯火山（Poás Volcano）的火山口。它是世界上最酸的湖泊之一，有一層液態硫漂浮於湖泊底部，且通常會產生區域性酸雨與酸霧。除此之外，水中還瀰漫著有毒金屬。它並不完全是充滿生命的地方。
頑強的生命
但是，它也並非完全沒有任何生物居住。在 2013 年，一個由科羅拉多大學波德分校所領導的研究團隊發現，有單一種微生物存活於湖中。它們是來自嗜酸菌屬（Acidiphilium，意思為「愛好酸者」）的微生物，常被發現於居住在酸性環境中，且具有多種基因讓它們可以做到這點。
波阿斯火山持續在活躍著，且在 2017 年，它爆發了。很自然地，一組研究人員團隊決定要再次拜訪 Laguna Caliente，來瞧瞧進行中的火山活動，會如何地影響他們在 2013 辨認出的微生物族群，尤其是因為火山爆發很有可能對湖泊進行滅菌。
研究人員從湖泊、硫磺塊、以及湖底部的沉積物中取出樣本，並對它們進行基因定序以及總體基因體定序（shotgun metagenomic sequencing），來確認任何可能潛伏於其中的有機體。令人驚訝的是，嗜酸菌不僅僅還存在，還有其他小群微生物種亦存在。
多樣的基因
嗜酸菌是居住於湖泊中的優勢物種，但是所有的物種都有顯著的生存適應能力。研究團隊發現這些細菌具有能夠賦予抗酸能力的基因、以及賦予抗熱能力的基因，這對於生存於一個可能會達到沸騰溫度的環境下是非常重要的。
除此之外，這些有機體具有廣泛種類的基因，能夠讓它們代謝各種可能對其他生物有害的物質。這些物質包括硫、鐵、以及砷。它們也具有能夠固碳的基因，也就是讓植物能夠將碳轉變成有機化合物的基因。此外，他們似乎也能夠處理簡單及複雜的醣類、還有生物塑膠顆粒，而這能夠讓它們在能源與碳資源匱乏時進行使用。
王研究員說：「我們是期待會找到很多基因，但是有鑑於這個湖泊的低生物多樣性，我們沒有預料到會找到這麼多。這蠻令人訝異的，但就生物得如何適應環境，以存活於一個活火山口湖而言，這絕對是合理的。」
套用到其他極端環境
對天體生物學家而言，熱液環境是越來越有趣的研究主題。成功在這些極端地區蓬勃發展的有機體通常並不是倚靠陽光來存活，而是利用化學反應來產生能量。這表示說，它們可以作為某些生態系的類比，這些生態系可能在遠離太陽之處被找到，例如土星與木星的隱藏海洋冰衛星。
但科學家們也相信，地球上的生物可能是從深的熱液環境中開始的，畢竟這樣能躲避年輕太陽嚴峻的紫外線輻射，會比較安全，同時也會包含所有必要的成分，讓生命可以蓬勃發展。或許當火星還較年輕、較潮濕、以及火山更活躍時，那裡的熱液環境也可能讓生命蓬勃發展。
王研究員說：「我們的研究提供了一個框架，來解釋『地球生命』是如何可能曾經存活於火星的熱液環境中。但是，生命是否曾經存在於火星上、以及它們是否與地球上的微生物相似，這都仍然是大問題。我們希望我們的研究能夠引導對話，往優先尋找這些環境中的生命跡象邁進。」
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參考資料：
- Starr, M., (2022. January 29). This Extremely Toxic Lake Could Show Us How Life May Have Survived on Mars. ScienceAlert
- Wang, J. L. et al., (2022, January 28). Microbial Survival in an Extreme Martian Analog Ecosystem: Poás Volcano, Costa Rica. Frontiers in Astrobiology. doi.org/10.3389/fspas.2022.817900
- 圖片來源：https://www.sciencealert.com/a-toxic-volcanic-lake-could-show-us-how-life-may-have-survived-on-mars（圖：Lagringa/Wikimedia Commons, public domain）
