未來宇宙開發概念圖（圖片來源：https://commons.wikimedia.org/wiki/File:AstrobiologyAward-NEeSS-Poster-20150422.jpg）
天文學是最古老的科學，也是存有最多未解的科學，近年來隨著科技的發展，許多天文學重點課題不斷被挑戰且突破；除了探索地外文明，生命是否適合生存在太空或其他行星也是天文生物學的研究主軸。雖然人類早在 1965 年完成太空漫步，並於 1969 年成功登入月球，我們依然不知道宇宙中的重重危險是否會影響人體健康，這其中包括宇宙射線、零重力以及不一樣的土壤與氣候條件等等。這些研究對於人類遷移或開發其他行星，包括資金計算、開發研究、裝備設計，甚至對於未來是否能夠遷移去其他星球，都有至關重要的影響。
圖一、國際宇宙空間站上進行真菌的生存測試。（圖片來源：doi.org/10.1089/ast.2017.1728）
為了更了解生命適合生存的環境，很多天文生物實驗已經陸續在展開，包括在地球以模擬太空環境、或是在宇宙空間站裡進行不同生物學實驗，使用細菌、真菌、藻類等生物進行適應性測試。火星作為地球的鄰居，一直是人類認為最有潛力進行開發與殖民的行星，科學家也積極地研究，了解火星土壤與氣候環境，並探索火星上水源與生命的可能性。
後來，科學家發現南極洲大陸的麥克默多乾峽谷與火星環境類似，具有極低的溫度、強烈的紫外線、以及常年乾燥的氣候等，而在峽谷裡發現的真菌（Cryomyces antarcticus）可能是最有潛力生存在火星的真菌，因此在許多天文生物學的實驗上，這種真菌一直被作為真核生物的模式生物。
圖二、Cryomyces antarcticus 真菌的原產地和外觀。（A）該種真菌原產的麥克默多乾燥谷（McMurdo Dry Valleys），南極洲。（B）NASA 拍攝的火星風景。（C）住在麥克默多乾燥谷砂岩中的 C. antarcticus 群落。（D）光學顯微鏡下的 C. antarcticus。（圖片來源：doi.org/10.1016/j.funbio.2017.10.012）
本篇研究主要利用這種真菌在地球以及國際宇宙空間站進行生存研究，除了測試該真菌的生能力，同時也評估細胞膜與 DNA 的完整性、新陳代謝的功能等。這是一個長期的實驗，從 2014 年發射到國際太空站，持續到 2016 年發射回地球進行後續分析，總共歷時 696 天。相較於以往熟知的生物學實驗，天文生物學需要更長時間的觀察與研究，以了解長期生活在宇宙中的影響。
為了更好地驗證土壤環境、氣候條件、宇宙輻射、和零重力對於這種真核生物的影響，科學家設計了非常多不同的實驗組，以了解不同的因子對於生物的影響。實驗條件如下圖所示：首先，研究團隊發現土壤環境不會影響這種真菌的生長，不管是在月球、地球、亦或是火星土壤環境的生存率都一樣；而增加其他氣候條件也僅僅稍微影響其生存率，但是並非無法生存，唯有在火星表層的頁矽鹽酸類及火星大氣層條件下的真菌存活率僅低於 20%，然而科學家認為輻射照射組的環境條更為苛刻，所以這項數據被認為是在實驗處理或分析過程中的操作失誤所致。
圖三、測試真菌生存率的各種環境變數組別。（圖片來源：doi.org/10.1089/ast.2017.1728）
圖四、實驗結果顯示 Cryomyces antarcticus 的生存能力基本上並不受環境影響，而頁矽鹽酸組別的結果懷疑是實驗操作失誤而導致的。（圖片來源：doi.org/10.1089/ast.2017.1728）
除了上述的生存實驗外，團隊也進一步分析細胞膜、新陳代謝能力以及 DNA 完整性，並有非常不一樣的發現。以細胞膜完整性測試及新陳代謝能力的實驗結果為例，相對於較不影響真菌的土壤環境，氣候條件對細胞膜的完整性及新陳代謝能力的影響更大；然而，在 DNA 完整性的測試上，卻發現這些氣候或土壤條件都不會影響真菌 DNA 的結構或是突變，這反應出 DNA 的穩定性。這一系列的實驗不但驗證了真菌在極端環境生存的可能性，也代表這種真菌或許可以作為先驅物種開拓火星，改善火星環境、創造出適合其他生物生存的新天地。
透過這些實驗我們能了解到：生命依然能生存於這種極端環境，有朝一日也許能在類地行星找到其他生命存在的可能性。個研究無疑只是個開端，距離人類遷移到其他行星或發現地外生命還有很長的路要走，但天文生物學的蓬勃發展是讓人期待的，宇宙與生命的關係也不再只是科幻劇情了，而是具有更清晰的輪廓！
參考文獻：
[1] Voyager: Inside the world’s greatest space mission. (n.d.). Retrieved October 25, 2020, from https://www.bbc.com/future/article/20170818-voyager-inside-the-worlds-greatest-space-mission
[2] 藝誠科技, 謝. (n.d.). 科學歷史回頭望 航海家金唱片 – 科學月刊Science Monthly. Retrieved October 25, 2020, from https://www.scimonth.com.tw/tw/article/show.aspx?num=264
[3] Onofri, S., Selbmann, L., Pacelli, C., Zucconi, L., Rabbow, E., & Vera, J. D. (2019). Survival, DNA, and Ultrastructural Integrity of a Cryptoendolithic Antarctic Fungus in Mars and Lunar Rock Analogs Exposed Outside the International Space Station. Astrobiology, 19(2), 170-182. doi:10.1089/ast.2017.1728
撰文｜林偉強
審稿｜陳昱慈
