失水对于大多数生物都是致命的但某些蓝藻可以进入一种称为“脱水休眠”的无代谢状态来抵御失水的影响 。 能够在极端环境中生存的蓝藻主要由“拟甲色球藻(Chroococcidiopsis Geitler 1933)”和一些相关的属组成 。 它们生活在炎热或寒冷的沙漠中 ， 每年仅能湿润几个小时 ， 并在大部分时间内保持干燥或冰冻状态 ， 但它们仍能适应如此缺水的环境 ， 顽强生存 。
△贴附在陆地岩石上的拟甲色球藻 。（图片来源：ResearchGate)
它们适应脱水作用的第一个关键机制 ， 便是产生大量富含多糖的包膜 。 胞外多糖可以像海绵般结合水分 ， 稳定酶和其他分子 ， 显著促进蓝藻的脱水耐受性 。
△蓝藻的胞外多糖包膜（箭头所指区域） ， 可以储存水分保护自身 。(图片来源：ResearchGate)
同时 ， 含有多糖的包膜在吸水时构成了一层黏液 ， 使蓝藻能够附着在岩石表面、粘结土壤形成结壳、或附着在岩石表面凹凸不平的地方 ， 以及半透明的多孔岩石和石缝里 。 在这些生境下 ， 水分流失可能会受到土壤硬壳或表面半透明石头的阻碍 ， 以保持水分足够长的时间来维持生存 。
它们通常能够承受夏季平均57°C的高地表温度 ， 峰值超过60°C；拥有叶绿素-f的蓝藻更可利用其它植物无法利用的近红外光 ， 使蓝藻可以在可深达岩表下数毫米的黑暗环境中进行光合作用 。
△生活在多孔或半透明岩石内部的蓝藻（绿色部分） ， 可以在极端环境下存活 。(图片来源：参考文献[2
)
胞外多糖的产生还可能与蓝藻细胞质中积累的海藻糖起协同作用：通过代替水分子的位置 ， 海藻糖可以阻止细胞膜失水破坏 ， 并稳定干燥的蛋白质 ， 同时增大胞内液的渗透压来抵消由冰冻和高盐度引起的渗透压力 。 这让蓝藻可以在岩石矿床中定居 ， 利用岩石潮解：当相对湿度足够高时 ， 岩石晶体与吸收的大气中水蒸汽形成饱和盐水滴 ， 使细胞恢复代谢活动 ， 这对于植物来说 ， 都是很难拥有的超能力 。
【如果去火星种菜，它可能是先行者】△陆生蓝藻形成的植物结皮（i、j） ， 改造了沙漠的环境 。(图片来源：ScienceDirect.com)
耐干旱 ， 抗辐射 ， 种菜先锋非你不可
除了耐受干燥以外 ， 陆生蓝藻同样具有对高剂量的紫外线和电离辐射的抵抗能力 ， 这可以部分解释为它们的耐干燥机制的副产物；例如 ， 由于干燥和辐射都会引起活性氧损伤 ， 因此减轻干燥损害的进化成果同时可能被用作应对辐射 。
在实验室模拟下 ， 干燥的单细胞层拟甲色球藻在130kJ/m2的模拟火星紫外线通量下存活下来 。 这种抗性也归因于胞外多糖的存在；除此以外 ， 它们合成的保护性色素也提供了对紫外线含量增加的保护作用 。
同时 ， 这些蓝藻能够形成厚壁孢子 ， 进入休眠状态 ， 通过避免基因组片段化和限制活性氧的产生保持DNA完整性 ， 并在重新湿润时修复干燥造成的损伤 。 这让它们能够抵抗高达15kgy的电离辐射 ， 并有可能在火星表面承受相当于200000年的辐射环境而不失活 。
△蓝藻通过各种途径 ， 如合成保护蛋白和色素、修复DNA损伤等应对辐射 。(图片来源：ResearchGate）
总之 ， 蓝藻能够在接近黑暗的环境中进行光合作用 ， 具有高度的抗脱水性和抗辐射性 ， 对极端温度状况和对极高太阳辐射具有耐受性 ， 能够耐受干燥、冷冻和盐度引起的渗透威胁 。
综合这些特点 ， 蓝藻似乎具备了在太空中生存的所有先决条件 ， 这也让它们有望成为未来载人火星任务里未来生命支持系统的组成部分 。
如果蓝藻能在火星上生长 ， 它们将成为开疆扩土的先锋战士 ， 它们能产生氧气 ， 改造火星的岩石形成土壤 ， 为种菜提供土地 ， 最终为依靠火星资源维持生命的进程开辟道路 。
△艺术家对火星地球化的构想 ， 蓝藻或将会是改造火星的先锋 。（图片来源：Wikipedia）
从2016年起 ， 科学家们已经开始进行基于蓝藻的生命支持系统开发工作 。 或许有一天 ， 这些能够在恶劣情况下生存的蓝藻可以乘着我们的飞船飞向太空 ， 在火星上繁衍生息 ， 将那里变成人类新的家园 。
参考文献：
[1
尚金龙. 陆生蓝藻发菜环境适应机制研究[D
.华中师范大学2017.
[2
Reitner Joachim; Thiel Volker (2011). [Encyclopedia of Earth Sciences Series
Encyclopedia of Geobiology || Chroococcidiopsis.10.1007/978-1-4020-9212-1(Chapter 56) 273–274.
[3
The ecology of cyanobacteria: their diversity in time and space[M
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