斯坦福大學(xué)科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的新研究預(yù)測，生命可以在極度含鹽的環(huán)境中持續(xù)存在，超出了之前認為可能的極限。這項新研究是一項名為“跨時空海洋”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)，并由美國宇航局天體生物學(xué)計劃資助，該計劃匯集了微生物學(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化以產(chǎn)生可檢測的過去或現(xiàn)在的生命跡象。了解海洋世界適宜居住的條件，并開發(fā)更好的方法來檢測生物活動信號，是預(yù)測太陽系其他地方可能發(fā)現(xiàn)生命的步驟。這項研究與12月22日發(fā)表在《科學(xué)進展》上，基于對南加州海岸工業(yè)池塘鹽水中發(fā)現(xiàn)的數(shù)千個單個細胞的代謝活動的分析，在那里，水從海水中蒸發(fā)以收獲鹽。對探測地球以外生命感興趣的科學(xué)家長期以來一直在研究鹽分環(huán)境，他們知道液態(tài)水是生命所必需的，而鹽可以讓水在更廣泛的溫度范圍內(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)家所說的“水分活度”——可用于微生物生長的生物反應(yīng)的水量。在這項研究中，研究人員預(yù)測了新的生命極限。他們估計生命在低至0.54的水平下就可能很活躍。斯坦福大學(xué)的科學(xué)家與來自國內(nèi)各地的同事合作，從南灣鹽場收集樣本，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)百個瓶子，然后將他們運回斯坦福大學(xué)進行分析?，F(xiàn)場的水分活度測試由美國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)物來尋找細胞分裂停止的點，標(biāo)志著生命的終點。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胞分裂來測試生命核實停止，他們將面臨長達數(shù)年的實驗室實驗，而這對于巴黎這樣的研究生來說是不切實際的。即使進行了細胞分裂研究，也無法表明生命何時停止。事實上，細胞可能具有代謝活性，并且即使在不進行復(fù)制時仍非?；钴S。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——細胞活動的極限。研究團隊對之前的研究做出了三項關(guān)鍵改進。首先，他們沒有使用純培養(yǎng)物（這是科學(xué)家對哪種特定微生物物種或菌株*具彈性的標(biāo)準(zhǔn)*佳猜測），而是進入實際的生態(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，研究人員對生命使用了更靈活的定義。他們不僅認為細胞分裂，而且將細胞構(gòu)建視為生命的標(biāo)志?！斑@有點像觀察一個人吃飯或成長。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：在數(shù)百個鹽水樣本中（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，以及鹽水中的細胞中含有多少碳和氮。通過這種方法，他們能夠檢測到細胞的生物量何時增加了1%的一半。相比之下專注于細胞分裂的傳統(tǒng)方法只能在細胞生物量大致翻倍后檢測生物活性。然后，根據(jù)這個過程隨著水分活動的減少而緩慢，科學(xué)家們預(yù)測它的活性將完全停止。第三，雖然其他科學(xué)家已經(jīng)大量測量了鹽水中碳和氮的摻入量，但斯坦福大學(xué)團隊使用斯坦福大學(xué)一種名為nanoSIMS的罕見儀器進行了逐個細胞分析，該儀器是該國僅有的少數(shù)儀器之一。這種靈敏的技術(shù)使他們能夠觀察其他“腌制”細胞中單個細胞的活動，這些細胞的存在會掩蓋批量分析中的活動信號，并達到較低的檢測限?！碍h(huán)境樣本的單細胞活性分析仍然相當(dāng)罕見，”德卡斯說。“這是我們分析的關(guān)鍵，隨著它的應(yīng)用越來越廣泛，我認為我們將看到微生物生態(tài)學(xué)方面的進展，從了解全球氣候到人類健康，這些進展具有廣泛的相關(guān)性。我們才剛剛開始在單細胞水平上了解微生物世界。”