南极地衣有什么科学价值?

地衣是一种易水生物。当自然条件发生变化时,地衣会迅速改变细胞内的含水量,同时相应地改变呼吸或光合作用等生理反应,以抵御不利环境带来的伤害。地衣的这种特性使其能够在其他植物无法生长的极端栖息地生存,如南极洲、北极、山区和沙漠地区。地球约8%的陆地表面覆盖着地衣,地衣不仅可以生长在植物、腐烂的木头或土壤的表面,也可以生长在岩石的表面或内部,甚至混凝土、玻璃、金属、塑料等文物都可以作为它的基底。

地衣一直被认为是植物。英国挪威探险家Carsten Borchgrevink于1895年首次在南极圈发现地衣时,声称这是首次在南极发现“绿色植物”。但实际上,地衣并不是一种植物,而是一种与特殊特化真菌(也称地衣真菌)和藻类或蓝藻(也称地衣共生藻类)共生的生物。它是自然界互惠共生的典范。共生藻能进行光合作用,为自身和真菌提供生长所必需的碳水化合物;地衣真菌通过形成特定的结构将共生藻包裹在地衣中,为共生藻提供保护环境,避免受到强辐射、干旱等恶劣条件的影响。

地衣生长在极其恶劣的环境中,因此研究人员很早就意识到它们是最适合火星或一些卫星进行生态改造以适应高等植物甚至人类生活的生物类群。2005年,欧洲航天局和俄罗斯航天局联合将俄罗斯“福田-M2”返回式实验卫星从南极采集的两种地衣,即Rhizocarpon geographicum和Xanthoria elegans送入太空,并在开放空间中完全暴露半个月。这些地衣经历了真空、失重、剧烈的温度变化和强烈的宇宙射线辐射等残酷条件的考验。卫星返回地球后,将地衣置于合适的环境中,发现它们在24小时内恢复了代谢活性。

因此,作为生活在地球上最恶劣环境中的拓荒者,地衣承担着重建太阳系其他行星或卫星的大气和土壤系统,最终实现外星移民的历史使命。为了实现这一目标,我们需要充分了解南极服的生命特征,然后通过包括分子生物学技术在内的各种科学手段对其进行改造,使其登陆其他星球重建类地生态系统。